專利名稱：一種超高密度有序垂直記錄磁盤及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高密度有序垂直記錄磁盤及其制法。
現(xiàn)在應(yīng)用的磁記錄技術(shù)為無序磁記錄，它有四個(gè)方面的缺點(diǎn)，使得其記錄密度受到限制磁性顆粒的超順磁性，相鄰記錄單元之間疇壁的影響，寫入磁場的非完善性，信號(hào)讀寫過程中的尋跡效應(yīng)。這種磁盤難以得到很高的記錄密度，如常用的3.5英寸軟盤，記錄容量為1.44Mb。
文獻(xiàn)報(bào)道的量子磁盤(Proceedings of the IEEE Vol.85，No.4，1997P652~671)利用光刻或壓膜技術(shù)可以解決無序磁記錄的難題，但是它的技術(shù)要求高、成本高，并且難以制備垂直磁記錄用的直徑均勻的長納米線。
本發(fā)明的目的是提供一種超高密度有序垂直記錄磁盤及其制法，通過制備有序磁性納米線，尤其是利用長的納米孔洞制備直徑均勻的長納米線，其易磁化軸垂直于模板平面，制作有序垂直記錄磁盤。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種超高密度有序垂直記錄磁盤，其特征是以大面積超高密度有序排列的納米孔洞作為模板，制備均勻分布磁性材料納米線，其易磁化軸垂直于模板平面。
一種超高密度有序垂直記錄磁盤的制法，其特征是利用大面積超高密度有序排列的納米孔洞作為模板、制備有序磁性納米線。利用長的納米孔洞制備直徑均勻的納米線，其易磁化軸垂直于模板平面，可用于制作有序垂直記錄磁盤。其制法是利用制備有序孔洞技術(shù)得到六角排列的有序圖案，通過電化學(xué)方法，在鋁(或鋁合金)基底上制備有序孔洞的模板作為磁性材料的載體；或在單晶鋁基底上直接陽極氧化制備有序孔洞的模板作為磁性材料的載體；并通過電鍍或化學(xué)鍍方法在有序排列的孔洞中生長磁性材料，由于孔洞較長(相對(duì)于其直徑)，磁性材料的易磁化軸沿著納米線的方向(或者說垂直于盤面)。
可以使用的磁性材料包括Fe，Co，Ni磁性金屬單質(zhì)；Fe，Co，Ni的二元或三元合金；Fe，Co，Ni與Mn，Cr，Cu，V，Mo，W等其它金屬元素的二元、三元或多元合金；及Fe，Co，Ni與P，B，S等非金屬元素形成的二元、三元或多元合金。
本發(fā)明的方法是利用超高密度有序排列的納米孔洞作為模板、制備有序磁性納米線。利用長的納米孔洞制備直徑均勻的納米線，納米線采用電鍍或化學(xué)鍍的方法用上述材料在納米孔洞內(nèi)制備。
本發(fā)明的技術(shù)效果使用有序排列的磁性單元，有效地克服了無序磁記錄不良因素；通過減小磁性單元的大小和中心間的距離，大大提高了存儲(chǔ)密度；通過采用直徑均勻的較長的孔洞制備長納米線，增強(qiáng)了磁信號(hào)，克服了磁性單元的非線性帶來的不良影響。記錄密度可以達(dá)到每平方英寸170Gb。
以下結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明

圖1為超高密度有序排列的納米孔洞模板的顯微照片示意2為鍍鐵有序磁記錄介質(zhì)的磁滯回線圖3鍍鈷有序磁記錄介質(zhì)的磁滯回線圖4鍍Ni79Fe21有序磁記錄介質(zhì)的磁滯回線圖5鍍Co63Ni37有序磁記錄介質(zhì)的磁滯回線圖6鍍NiP有序磁記錄介質(zhì)的磁滯回線本發(fā)明方法的具體化本發(fā)明所述的大面積是指平方毫米以上的可以實(shí)用的尺寸，在金屬鋁或鋁合金上制備大尺寸納米有序孔洞模板的實(shí)施例分三個(gè)步驟，第一步產(chǎn)生六角對(duì)稱大面積納米有序圖形；第二步進(jìn)行電化學(xué)陽極氧化，第三步通過擴(kuò)孔液的作用調(diào)節(jié)孔洞的直徑。
第一步有三種方案，1.用碳化硅、單晶硅或者其它材料制作一個(gè)母板，板上呈六角對(duì)稱地分布著直徑均勻的納米圓柱。在平整的鋁(或鋁合金)基底上覆蓋一層高分子材料膜(如PMMA)，還能使用聚酯薄膜等，將母板利用一定的壓力壓在高分子材料上，升高溫度使高分子軟化，再降低溫度使高分子固化。去掉母板，在平整的鋁(或鋁合金)表面形成有序的孔洞圖形的高分子材料的圖案。
2.制作具有六角對(duì)稱的有序分布的直徑均勻圖案的掩模。在平整的鋁(或鋁合金)基底表面上覆蓋一層抗蝕劑(同上述，如PMMA)。利用光刻技術(shù)(如紫外光刻，X射線光刻等)和掩模在抗蝕劑上形成有序孔洞圖案?；蚶秒娮邮碳夹g(shù)在抗蝕劑上刻出六角有序孔洞。
3.在平整的鋁(或鋁合金)基底上覆蓋一層抗蝕劑，采用相干光作光源，利用光學(xué)干涉曝光技術(shù)在抗蝕劑層上形成大面積六角對(duì)稱的納米有序圖形。通過顯影處理，得到六角對(duì)稱的孔洞有序圖形，上述3種方法均是已有技術(shù)，應(yīng)用于本發(fā)明的工藝沒有特殊的要求，例如，可以參見Appl.Phys.Lett，1995，67(21)P3114-3116 Stephen Y.Chou et.al.Imprint of sub-25 nm vias and trenches in polymers第二步陽極氧化在上述圖形的基礎(chǔ)上，利用電化學(xué)陽極氧化選擇合適的電解液和氧化電壓，可以在鋁(或鋁合金)上生成大面積有序的納米孔洞序模板，且孔的長度較長。
根據(jù)所產(chǎn)生的圖形的孔心間距，選擇合適的電解液和直流電壓進(jìn)行陽極氧化。電解液如0.1M-2.0M硫酸，草酸，磷酸等，電解電壓從5V-2000V，電源的正極接陽極氧化的鋁(或鋁合金)，負(fù)極接任何導(dǎo)電電極。陽極氧化的時(shí)間在1min-1800min。實(shí)施例中，用0.4M硫酸，電壓為25V，電源的正極接陽極氧化的鋁(或鋁合金)，負(fù)極接任何導(dǎo)電電極。陽極氧化的時(shí)間為1200min。電解電壓100V時(shí)，陽極氧化的時(shí)間在10min。陽極氧化處理是現(xiàn)有技術(shù)。
第三步擴(kuò)孔當(dāng)陽極氧化的孔徑未達(dá)到大小時(shí)，第三步是必須的。利用0.1M-5.0M磷酸、鹽酸等，實(shí)施例為0.3M濃度的磷酸。在合適的溫度下增大孔的直徑，控制溫度和擴(kuò)孔時(shí)間可以得到所需要的孔徑。實(shí)施例中濕度控制在30℃，擴(kuò)孔時(shí)間為20分鐘，實(shí)施例中孔徑為30nm。實(shí)際上孔的直徑在10nm-500nm均可，而用于磁記錄材料的的孔徑一般在30nm左右即可。利用酸液擴(kuò)孔，酸的濃度與溫度、作用時(shí)間與孔直徑有一定的關(guān)系，一般而言，酸的PH值愈小、溫度愈高、作用時(shí)間愈長，孔的直徑就愈大。
利用單晶鋁制備大面積納米有序模板，不需要上面的第一步驟，后面兩個(gè)步驟相同。上述方法可以將模板制備成上百平方厘米。實(shí)施例用電化學(xué)方法制備的模板的電鏡照片，以及使用鐵做磁記錄材料得到的記錄介質(zhì)的磁滯回線如圖所示。模板的孔的直徑為5-500納米，孔心間的距離為10-2000納米。實(shí)施例孔的直徑為30納米，孔心間的距離為64納米。圖1為納米有序模板的電鏡照片(孔徑30納米，孔心間距64納米)。
電鍍或化學(xué)鍍方法在有序排列的孔洞中生長不同磁性材料的實(shí)施例及磁滯回線1.鍍鐵每升120克FeSO47H2O和每升40克H2SO4。電鍍時(shí)間120分鐘，溫度條件0℃，測(cè)量曲線見圖2。
2.鍍鈷每升120克CoSO47H2O，每升45克H3BO3，電鍍時(shí)間50分鐘，溫度條件30℃，測(cè)量曲線見圖3。
3.鍍鐵鎳每升13克FeSO47H2O，每升140克NiSO47H2O，每升30克H3BO3電鍍時(shí)間100分鐘，溫度條件20℃，測(cè)量曲線見圖4。
4.鍍鈷鎳每升40克CoSO47H2O，每升150克NiSO47H2O，每升40克H3BO3.電鍍時(shí)間300分鐘，溫度條件20℃，測(cè)量曲線見圖5。
5.化學(xué)鍍鎳磷合金每升25克NiSO47H2O，每升25克NaH2PO2每升30克NH4Cl，每升20克檸檬酸三鈉Na3C6H5O7溫度條件40℃，PH值為9，測(cè)量曲線見圖6。
權(quán)利要求
1.一種超高密度有序垂直記錄磁盤，其特征是以大面積超高密度有序排列的氧化鋁納米孔洞作為模板、模板的納米孔洞均勻分布磁性材料納米線，其易磁化軸垂直于模板平面。
2.由權(quán)利要求1所述的超高密度有序垂直記錄磁盤，其特征是模板的孔的直徑為5-500納米，孔心間的距離為10-2000納米。
3.一種超高密度有序垂直記錄磁盤的制法，其特征是制備大面積超高密度有序排列的納米孔洞作為模板、再制備有序磁性納米線，在金屬鋁或鋁合金或單晶鋁的表面首先生成一個(gè)大面積有序模板，再用陽極氧化方法，在鋁或鋁合金上生成大面積的有序納米孔洞模板；通過電鍍或化學(xué)鍍方法在有序排列的孔洞中生長磁性材料，其孔洞較長(相對(duì)于其直徑)，磁性材料的易磁化軸沿著納米線的方向(或者說垂直于盤面)。
4.由權(quán)利要求3所述的超高密度有序垂直記錄磁盤的制法，其特征是所述磁性材料為Fe，Co，Ni磁性金屬單質(zhì)；Fe，Co，Ni的二元或三元合金；Fe，Co，Ni與Mn，Cr，Cu，V，Mo，W等其它金屬元素的二元、三元或多元合金；及Fe，Co，Ni與P，B，S等非金屬元素形成的二元、三元或多元合金。
全文摘要
一種超高密度有序垂直記錄磁盤,以大面積超高密度有序排列的氧化鋁納米孔洞作為模板、模板的納米孔洞均勻分布磁性材料納米線,其易磁化軸垂直于模板平面。其制法是制備大面積超高密度有序排列的納米孔洞作為模板、再制備有序磁性納米線,通過電鍍或化學(xué)鍍方法在有序排列的孔洞中生長磁性材料,其孔洞較長(相對(duì)于其直徑),磁性材料的易磁化軸沿著納米線的方向(或者說垂直于盤面)。記錄密度可以達(dá)到每平方英寸170Gb。
文檔編號(hào)G11B5/84GK1274910SQ0011237
公開日2000年11月29日 申請(qǐng)日期2000年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月4日
發(fā)明者楊紹光, 朱浩, 都有為 申請(qǐng)人:南京大學(xué)