可磁化的器件制造技术

可磁化器件，包括由磁畴分离的铁磁性粒子组成的磁化层，其中每个粒子的最大尺寸不超过１００ｎｍ。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括由磁畴分离的毫微米数量级(例如，1-100nm)的铁磁性粒子所组成的磁层的可磁化器件。本专利技术的这种可磁化器件可以用于具有改进的数据存储特性的磁存储器件。特别是，本专利技术涉及这样的磁存储介质，它包括单独磁畴的、磁畴分离的、均匀的、铁磁性毫微米数量级(例如1-100nm)的粒子，这些粒子可以排列为在信息存储中有用的规则的2-D封装阵列。向超高密度(＞=1Gbit/in2)磁介质发展的可能途径是使用毫微米数量级(1-100nm)的粒子。除了对于磁介质的标准要求之外，一个可用的粒子介质应该在粒子大小上具有一个小的标准偏差以及具有被交换去耦的一些粒子。这些要求是必需的以便于防止有害的介质噪声。产生毫微米数量级粒子的诸如弧光放电或多目标离子束溅射这样的当前方法不能完全满足这两个要求。另外，如果这些均匀粒子被排列成一个有序数组，那么每个粒子在可预定的位置处能代表信息的“位”进一步增加了介质的效率。本专利技术详述了满足超高密度记录这些要求的制造粒子介质的方法。本专利技术还是一个可以允许制造各种磁材料的开放系统，从而使该介质可以被调节以用于不同的应用。具体地，本专利技术详述了铁存储蛋白即铁蛋白的使用，该铁蛋白的内部空腔可用来产生这种毫微米数量级的粒子。铁蛋白用于贯穿生命物种的铁代谢作用之中，并且它的结构在它们中间是高度守恒。它由24个子单元所组成，这些子单元排列成直径大约为8nm的一个空腔壳体。该空腔通常能以顺磁性的水铁矿的形式存储4500个铁(Ⅲ)原子。然而，这种水铁矿可以被去除(一个没有水铁矿的铁蛋白被称为“去铁铁蛋白”)并且可以加入另外的物质。这样的例子包括陶瓷，超顺磁性铁磁矿，对乙酰氨基酚甚至还有香化糖精。为了满足磁介质的需要，本专利技术加入了铁磁顺序的材料。根据本专利技术的第一方面，提供了一种可磁化器件，该可磁化器件包括由磁畴分离的、其中每个粒子具有最大尺寸不大于100nm的铁磁粒子所组成的一个磁化层。根据本专利技术的第二方面，提供了一种包括一个可磁化层的磁性记录介质，其中所述的可磁化层包括多个铁磁粒子，其中每个铁磁粒子最大尺寸都不超过100nm，并且每个这样的粒子都代表一个分离的铁磁磁畴。该可磁化层最好被支撑在非磁性基底上。根据本专利技术的第三方面，提供了一种磁合成物，其中包括一些铁磁粒子，其中每个铁磁粒子都被束缚到一个有机大分子上，并且每个铁磁粒子的最大尺寸都不超过100nm。在本专利技术的这一方面，最好是所述的有机大分子是其中通常的磁心水铁矿已经去除并由铁磁粒子所替代的铁蛋白。这里所使用的术语“铁磁的”既指“铁磁的”也指“亚铁磁的”物质。在电子工程技术中这种用法是很普遍的。在本专利技术中所使用的铁磁粒子应该是这样一种物质和尺寸，即要使它们在环境温度(例如15℃到30℃)下具有铁磁特性。铁磁粒子每个所具有最大的尺寸优选为不超过50nm，较好的是小于25nm并且最好小于15nm。铁磁粒子的最大尺寸不应该这么小以致于该粒子在记录介质所希望的工作温度下将丧失它的铁磁特性并且变得超顺磁性。一般地，在环境温度下工作时，这意味着磁性粒子通常的最大直径将不小于大约3nm。在本专利技术第一方面的可磁化器件和在本专利技术第二方面的磁性记录介质中，相邻铁磁磁畴之间的距离最好尽可能地小以便于允许在一个给定区域中有最大数目的独立的磁畴，并且为记录介质提供最大的存储容量。实际的最低限度将由于不同的物质和其它诸如使用记录介质时的温度这样的情况而不同。但是，基本要求是相邻的磁畴彼此间进行的磁性干扰不能够造成由相邻的磁畴来改变任何磁畴的磁性取向。典型地，这些磁畴的空间间隔最低限度为大约2nm。相邻磁畴间的距离将通过所需的离散磁畴的密度来确定。但是，一般地，利用由本专利技术提供的小型化可能性，相邻磁畴之间的距离将不超过10nm。通常，粒子在尺寸上将是均匀的，我们指的是这些粒子在最大直径上的改变不超过大约5％。在本专利技术中使用有机大分子的一个好处是，通过有机大分子包围来束缚磁性粒子可以用来选择均匀尺寸的粒子。在这些粒子是球状的情况中，这些粒子的直径必须不能大于100nm。在本专利技术所有方面的实施例中，每个铁磁粒子被包含或者是部分包含在一个有机大分子中。术语“大分子”表示一个分子，或分子的组合体，并且其重量可能超过1500kD，一般的分子重量小于500kD。铁蛋白有一个重量为400kD的分子。大分子应该能够通过包住来约束或组织磁性粒子，并且因此组成能够包含该粒子的适宜的腔体；一个腔体将通常将完全地被封闭在大分子中。另一方面，大分子可以包括一个不完全包围的适当开口，但是仍然能够接收和支撑磁性粒子；例如，这个开口可以通过大分子中的一个环状空间来确定。例如，在本专利技术中所使用的合适的大分子可以是蛋白质，例如蛋白质去铁铁蛋白(它是其中腔体是空的铁蛋白)、鞭毛L-P环、环糊精、自组织的环状肽。作为在大分子中装入磁性粒子的替代物，它们可以被组织在大分子上，诸如在细菌S层上。可用于本专利技术来组织铁磁粒子的其它物质是诸如MCM型物质的无机二氧化硅网、dendrimers和胶束型系统。目前在本专利技术中使用的优选大分子是具有直径为8nm数量级的腔体的去铁铁蛋白蛋白质。在这种蛋白质中所容纳的亚铁或铁磁粒子应该具有不大于8nm的直径。带有阻止聚合和氧化的外壳的本专利技术的束缚粒子还帮助它们成为磁畴分离状态。在本专利技术第一方面的可磁化器件和本专利技术第二方面的磁记录介质中，这些粒子最好是排列成2-D的有序阵列，从而可以产生一个超高密度的磁介质。铁磁材料可以是诸如钴、铁或镍这样的金属；金属合金，诸如包含铝、钡、铋、铈、铬、钴、铜、铁、锰、钼、钕、镍、铌、铂、镨、钐、锶、钛、钒、镱、钇或它们的混合物的合金；金属铁氧体，诸如包含钡、钴、或锶的铁氧体；或者有机铁磁材料。当产生毫微米数量级粒子时，主要关心的是所产生的粒子是不是超顺磁性的。超顺磁性粒子是那些具有永久磁性的偶极矩，但是这些矩的方向相对于结晶的座标轴而随时间起伏变化。这对于粒子磁存储介质是没有用的。超顺磁性取决于粒子的体积、温度和其各向异性。从能量方面考虑，能推导出与这些参数有关的方程。在一个粒子变成超顺磁性时的体积(Vp)由下式给出Vp=25kT/K，其中k是波尔兹曼常数，T是该粒子以开尔文度表示的温度，K是材料的各向异性常数。使用这个方程，可以确定在一个固定的体积处对于一个给定的材料一个粒子变成超顺磁性时的温度(即“阻塞温度”)(blocking temperature)。在具体例子中，铁蛋白中固定的体积是8nm。如果仅具有晶态各向异性(值为45×1015)的钴金属粒子是直径为8nm的球状体，阻塞温度是353°K。这在硬盘驱动器可以承受的温度范围内，并且该钴粒子可以证明是一个有用的存储介质。显然，还有其它考虑的方面，诸如材料的矫磁力，矩，饱和磁化强度和松驰时间。通过调整在铁蛋白中所含有的这些材料，使它们仍然可以被访问。在整个生物物种中的铁代谢作用中使用铁蛋白并且其结构在其中是高度恒定的。它由以432对称形式排列的24个子单元构成，其中这些子单元提供了直径大约为8nm的一个空心壳体。这个腔体通常以顺磁性水铁矿的形式存储了4500个铁(Ⅲ)原子。但是，这个水铁矿可以被去除(没有水铁矿的铁蛋白被称为“去铁铁蛋白”)并且可以加入其它物质。铁蛋白部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1．可磁化器件，包括由磁畴分离的铁磁性粒子组成的磁化层，其中每个粒子的最大尺寸不超过100nm。2．其上具有可磁化层的磁记录介质，其特征在于所述的可磁化层包括一些铁磁性粒子，其中每个粒子的最大尺寸不超过100nm，并且其中每个粒子都代表一个分离的铁磁性磁畴。3．根据权利要求2的磁记录介质，其特征在于相邻铁磁性磁畴之间的距离为至少2nm。4．根据权利要求2或3的磁记录介质，其特征在于相邻铁磁性磁畴之间的距离不超过10nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·利·梅斯，马尔文·尼古拉斯·泰勒，
申请(专利权)人：纳磁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：