一种制备纳米微粒介质的方法技术

在一种制备纳米微粒介质的方法中，在基体上溅射铂、氮化硅和某个磁性组分氮化物，这个磁性组分氮化物将在真空条件下的热加工过程中分离，利用这样的溅射形成预定铂、氮化硅和磁性组分氮化物的相对数量。在一真空中基体受到一个快速热处理操作，在真空中经过一给定的时间，基体温度升至磁性元素的氮化物分离的温度，通过扩散释放氮，并且留下磁性元素，并将基体进行冷却。为了形成充分单一散布和充分均匀的颗粒，把含有铂的磁性元素合金散布在氮化硅中。在磁性元素氮化物分离后，迅速进行合金化操作。较好的是，磁性材料最好是钴，基体也最好升至可以形成四面体晶型的ＰｔＣｏ合金的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，并涉及使用本专利技术方法制备一种可记录磁性介质的方法。
技术介绍
所有数据存储系统的不断增加的苛刻的容量需求，继续推动着用于保存数据在其记录表面的面密度的增加。在磁记录系统中，存储介质的厚度受制于可利用的书写场，使得在给定介质厚度下，面密度内的任何增加都一定伴随着存储“单个字节”信息的可利用物理容量的相应减少。在目前的磁记录密度中，在每个磁畴都含有非常多的颗粒或微粒的情况下，将一个单一数据字节编码成为从含有多个粒子的一个磁畴向另一个磁畴转换的现位和空位。这些形成磁畴的微粒组共同转换他们的磁化强度，引起了转换最终位置的不确定性。有用的消息存储在位的中心部分。在每位的边缘，磁位的极性都直接和另一个磁位极性相反，这些相反极性易于引起磁位之间的扰动，并产生定义错误的转换区域。这样的话，会增加干扰。为了提高信号对干扰的比例，要好是能够保证每个字节的微粒的数量高于在边缘字节的数量。这就要求每个字节占有当前数百或数千微粒的区域。在附图说明图1的简化形式中进行了这样的说明，可以看出，其中的中心区域10是由相当多具有相同磁性取向的微粒组成，并因此构成了一个单一字节。如果要增加磁记录密度，磁畴尺寸必须变得更小，因此构成磁畴的各个磁颗粒(微粒)尺寸必须相应减少，使每个磁畴颗粒数量保持恒定，从而避免信号对干扰比例的降低。然而，现在磁记录密度现状是，颗粒尺寸的进一步降低，将由于“超顺磁界限”(superparamagnetic limit)而受到束缚。这也是介质环境的热能变成可比的磁性颗粒的各向异性能的原因。当颗粒的容量(V)降至超顺磁界限时，该介质实质上变为非铁磁体，并且会失去作为磁记录介质的所有性能。还有，在实际上达到超顺磁界限很久以前，在非常细小的微粒材料中，自发反磁化的可能性变得明显，记录数据的完整性在典型的硬盘驱动器操作温度下急剧降低。目前，记录数据的最低允许寿命(标准)是十年。为了保持记录数据的长期完整性，当开发能够支持每平方英寸约1×1012字节(到2010年的工业目标是每平方英寸1万亿字节)的介质时，设计拓展现有超顺磁界限的方法是很有必要的。在超顺磁界限的约束下，将所希望的磁记录介质设计成为，由同级尺寸(单一散布)的单畴颗粒阵列构成的介质，其中单畴颗粒材料具有高的内在磁各向异性并且充分分散，从而使任何共有的磁相互作用尽可能地降低。在寻找可真正实现这样介质的商业可行技术过程中，存在各种各样的困难并且具有挑战性。磁记录工业在这方面的探索有下面几种途径(1)利用平版印刷和或刻蚀制备带图案的介质；(2)通过复杂的化学的或生物学的方法制备自组装颗粒阵列。上面两种方法都和目前磁性硬盘生产工艺不兼容。途径(1)的局限性在于，利用途径(1)不能够在可预见的未来期间内生产所需要的粒径范围为2.5nm至12nm的介质，也不能够以低成本生产大面积介质；至于途径(2)，尽管已经证实可用于生产所需要尺寸的单一散布颗粒，问题在于难以在任何有效使用记录面积上都获得良好均匀性。在开发磁性记录介质的过程中，需要考虑的第二个因素是人们希望生产出被称之为“垂直的”记录介质。目前采用的有两种主要记录方法，它们在图2(a)和图2(b)中进行了描述。在图2(a)中示出了一种被称之为“纵向的”的记录装置，它是由有许多磁畴22组成的记录介质20和一个读/写头24组成的。可以看出，磁畴可在图的水平方向摆放，或沿着记录介质的主轴方向“纵向的”摆放，另外，电感的读头是一个双极磁铁26。通过比较可以看出，一种已知的纵向记录系统的形式是由这样的记录介质组成的，其中的一系列磁畴是纵向摆放的(参见图2(b))并且面向或背向软磁铁下层28。这种纵向的摆放中也使用了单极写头30。通常可以接受的是，纵向记录系统的容量约为100-200Gb/in2，然而，垂直系统的局限性在于要在高一级的量值保持。因此可以看出，人们希望能够提供一种这样的磁性记录介质，它包含有具有高垂直各向异性的单一散布的单一磁畴颗粒。
技术实现思路
该专利技术的使用范围在说明书后面的数条权利要求中进行了定义。附图简介下面将说明本专利技术的一个具体实施例，仅仅作为实例，参照下列附图进行描述附图1为一种现有技术的磁记录介质的磁畴结构的简图；附图2是两种记录装置的透视图，这两种记录装置是纵向摆放的装置(参见图2a)和垂直摆放的装置(参见图2b)；附图3(a)和3(b)分别是装置的主视图和俯视图，可以用于实现按照本专利技术所描述的方法；附图4是基体上沉积有溅射沉积层的一个截面图，在基体上后来进行的快速热处理中热处理前；附图5为已知的传统垂直记录介质和按照本专利技术方法制备出记录介质的性能比较；附图6至附图8说明本专利技术的进一步开发内容/细节。具体实施例方式按照本专利技术的方法用于生产磁性记录介质涉及使用例如在附图3(a)和3(b)中说明的装置。在附图3(a)和3(b)中，分别示出了装置的主视图和俯视图，溅射室40包含有一端，在传统的设计中，负电极42和分别由铂、钴和氮化硅构成的三个溅射靶44、46和48连接。在溅射室的另一端，同样在已知的设计中，提供了一个正电极50，在这个正电极上面摆放有多个基体52。基体最好是由高温玻璃制成。在溅射室内部放置溅射靶和基体，利用一个端口54将溅射室抽空，并将一种惰性气体，最好是氩气和氮气的混合物，利用第二个端口56通入溅射室中。接着，在电极42和50上加上一个高电位，在介入空间中形成等离子体(辉光放电)60。该等离子体是由惰性气体的阳离子组成的。这些形成的阳离子加速冲向阴极并在溅射靶上溅射出原子，这些原子就会轰击阳极并且附着在基体上面。这是一个溅射“向上”的过程，原因在于基体处于溅射靶的上方。这种工艺的优点在于，在制备磁性记录介质时，颗粒不能够从溅射靶上落下来，避免污染正在成形的记录介质。在溅射过程中，DC电压和RF电压都可以使用。铂和钴可以采用DC溅射，但氮化硅需要采用RF溅射，因为氮化硅是个绝缘体。可以利用“反应”溅射方法制备氮化钴，也就是说，当钴和氮气在溅射过程中发生反应可以形成氮化钴。在溅射过程中，加热器58可以辅助沉积过程，通过加热基体和一些适当的方式转动电极50。通过这种转动，可以确保在所有的基体上均匀地涂覆靶材原子。由于每个基体都做圆周运动，基体依次从每个靶材上获得原子，从而通常在基体上形成离散的层。多层的厚度在很大程度上取决于基体电极转动的速度和连接在溅射靶上电源的幅值，实际上，如果转动速度足够高(和/或靶功率适当低)，形成的膜层厚度将非常薄，以至于在溅射完成时形成一个均质层。附图4示出了形成离散层的一种情况。在这里，可以认为，在玻璃基体52上镀有一系列三组分薄膜53，这个三组分薄膜是由靶(Pt)、氮化钴(Co2N)和氮化硅(Si3N4)组成(这些组成部分的顺序可以是随机的)。这样的复合多层的数目取决于基体通过每个溅射靶的次数。为了较好地实现本专利技术方法，每个复合层的总厚度范围约为3nm至5nm。尽管形成每个复合多层的这三组分层显示具有相同的厚度，实际上，它们很可能具有不同的厚度。更具体原因随后进行讨论。一旦在基体上溅射好了所需要组分的薄膜并且达到所需要的厚度，关掉铂靶和钴靶(也就是说，中断通向这两个溅射靶的高负电压)，仅仅保留氮化硅靶继续工作。这样的话，接着在基体顶层继续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纳米微粒介质的方法，包括：（ａ）在基体上溅射铂、氮化硅和某个磁性组分氮化物，这个磁性组分氮化物将在真空条件下的热加工过程中分离，利用这样的溅射形成预定铂、氮化硅和磁性组分氮化物的相对数量；（ｂ）将如此处理过的基体在真 空条件下经过一个快速热加工操作，其中将基体温度在设定时间间隔升至磁性组分氮化物分离的温度，利用扩散作用释放氮，并且保留剩下的磁性组分；（ｃ）让基体冷却；籍此，磁性组分合金和铂形成这样的颗粒，颗粒在氮化硅中充分均质散布并且充分 均匀分布。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2003-5-20 0311568.01.一种制备纳米微粒介质的方法，包括(a)在基体上溅射铂、氮化硅和某个磁性组分氮化物，这个磁性组分氮化物将在真空条件下的热加工过程中分离，利用这样的溅射形成预定铂、氮化硅和磁性组分氮化物的相对数量；(b)将如此处理过的基体在真空条件下经过一个快速热加工操作，其中将基体温度在设定时间间隔升至磁性组分氮化物分离的温度，利用扩散作用释放氮，并且保留剩下的磁性组分；(c)让基体冷却；籍此，磁性组分合金和铂形成这样的颗粒，颗粒在氮化硅中充分均质散布并且充分均匀分布。2.如权利要求1所述的方法，其中氮化钴用于磁性组分的氮化物，形成的颗粒是PtCo颗粒。3.如权利要求2所述的方法，其中利用快速热加工操作将基体温度在30秒至60秒的时间间隔内从室温升高至＞500℃的温度。4.如权利要求2或权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维迈克尔纽曼，梅维斯莱斯莉韦尔斯，迈克尔伊恩乔利，
申请(专利权)人：考文垂大学，
类型：发明
国别省市：GB[英国]