交换耦合型纳米点的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可应用于高密度磁存储的纳米结构材料的制备方法，具体的说是一种交换耦合型纳米点的制备方法。该方法通过衬底的制备、双层膜沉积两个工艺步骤实现，它利用自组装的纳米胶体球阵列来制备尺寸可控、结构完整的FeNi/NiO的纳米结构阵列，具有边缘结构完整、存储性能好、交换偏置效应强等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可应用于高密度磁存储的纳米结构材料的制备方法，具体的说是 一种。
技术介绍
双层膜交换偏置在信息存储及读取器件中起着非常重要的作用，不仅提高了巨磁 电阻读出头的灵敏度，而且对于提高磁存储密度、有效地改善介质噪声以及增强记录介质 的稳定性有着重要的作用。另外，它还是目前广为关注的磁随机存储器的基本结构。交换偏置现象主要存在于铁磁-反铁磁体系和铁磁-亚铁磁体系中。随着信息产 业的飞速发展，磁记录密度不断提高，铁磁-反铁磁双层膜纳米结构阵列的偏置效应也备 受研究者青睐。对铁磁/反铁磁纳米结构阵列交换偏置效应研究表明，样品结构和形状的 改变都会导致交换偏置的一些基本特征(偏置场、矫顽力、阻塞温度、磁锻炼效应等)的变 化。从制备方法上看，大部分的纳米结构都是通过刻蚀连续膜的方法得到的，上述方 法这样不可避免对薄膜造成不同程度的破坏，其缺点和不足具体表现在①边缘受伤严重， ②影响存储性能、③交换偏置效应弱。制备出完整的、具有交换偏置效应得纳米点阵列，是 目前重要研究课题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是旨在利用自组装的纳米胶体球阵列来制备尺寸可控、结构完整的 ^Μ/NiO的纳米结构阵列，提供一种边缘结构完整、存储性能好、交换偏置效应强的交换耦 合型纳米点的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的，该制备方法包括以下步骤①、衬底的制备，采用自组装技术制备单层呈六角密堆的胶体阵列球面衬底。②、双层膜沉积，采用溅射技术向①中制得的胶体阵列球面衬底上沉积i^M/NiO 双层膜，使得小球间隙的薄膜厚度仅为小球顶部薄膜厚度的2/3，从而在胶体球顶部获得具 有交换偏置作用的交换耦合型纳米点纳。所述胶体阵列球面衬底上沉积薄膜时，薄膜的厚度沿球面逐渐减小，其厚度关系 式为 t = t0sin θ ；所述i^eNi/NiO双层膜存在产生交换偏置效应的临界厚度t。，当薄膜厚度小于该临 界厚度t。时，该双层膜不表现交换偏置效应；当薄膜厚度大于t。时，厚度大于t。的部分薄 膜具有交换偏置效应。所述向密堆排列单层胶体球阵列衬底上沉积薄膜时，阴影效应使得小球间隙的薄 膜厚度仅为小球顶部薄膜厚度的2/3，穿过小球间隙沉积到衬底上的薄膜，由于厚度被削减 了 1/3而不具有交换偏置作用。所述沉积i^Ni/NiO双层膜薄膜厚度被控制在为25 35nm，产生交换偏置效应的临界厚度t。为23nm。本专利技术具有以下优点和积极效果1、薄膜生长为制备过程最后一步，无需后续刻蚀过程，可以得到边界无损伤的交 换偏置型纳米结构；2、改变胶体球尺寸或薄膜的沉积厚度便可以控制纳米点的尺寸；3、胶体球之间的磁性纳米结构对交换偏置效应无影响；4、此方法可以应用到具有厚度依赖关系的各种性能材料。改变胶体球尺寸，可以 控制具有一定物理性能纳米点的密度。附图说明图1为本专利技术胶体阵列球面衬底结构示意图。图2为本专利技术密堆排列单层胶体球阵列衬底上沉积的薄膜厚度产生的阴影效应 结构示意图。图3为本专利技术胶体阵列球面衬底上沉积薄膜厚度关系示意图。图4为本专利技术采用溅射技术向胶体阵列球面衬底上沉积 ^Μ/NiO双层后获得交 换偏置型纳米膜结构示意图。具体实施例方式首先采用自组装技术制备单层呈六角密堆的胶体阵列球面衬底(附图1所示)。由附图2所示然后采用溅射技术向制得的胶体阵列球面衬底上沉积i^Ni/NiO双 层膜，使得小球间隙的薄膜厚度仅为小球顶部薄膜厚度的2/3，从而在胶体球顶部获得具有交换偏置作用的交换耦合型 纳米点。图2右侧为双层膜的微观放大结构示意图。所述向密堆排列单层胶体球阵列衬底上沉积薄膜时，阴影效应使得小球间隙的薄 膜厚度仅为小球顶部薄膜厚度的2/3，穿过小球间隙沉积到衬底上的薄膜，由于厚度被削减 了 1/3而不具有交换偏置作用。由附图3所示所述胶体阵列球面衬底上沉积薄膜时，薄膜的厚度沿球面逐渐减 小，其厚度关系式为t = ItlSin θ ；由附图4所示所述i^Ni/NiO双层膜存在产生交换偏置效应的临界厚度t。，当薄 膜厚度小于该临界厚度t。时，该双层膜不表现交换偏置效应；当薄膜厚度大于t。时，厚度大 于t。的部分薄膜具有交换偏置效应。所述沉积i^Ni/NiO双层膜薄膜厚度被控制在为25 35nm，产生交换偏置效应的 临界厚度t。为23nm。权利要求1.一种，其特征在于该制备方法包括以下步骤①、衬底的制备，采用自组装技术制备单层呈六角密堆的胶体阵列球面衬底；②、双层膜沉积，采用溅射技术向①中制得的胶体阵列球面衬底上沉积i^m/NiO双层 膜，使得小球间隙的薄膜厚度仅为小球顶部薄膜厚度的2/3，从而获得具有交换偏置作用的 交换耦合型纳米点纳。2.根据权利要求1所述的一种，其特征在于所述胶体 阵列球面衬底上沉积薄膜时，薄膜的厚度沿球面逐渐减小，其厚度关系式为t = t0sin θ。3.根据权利要求1所述的一种，其特征在于所述!^M/ NiO双层膜存在产生交换偏置效应的临界厚度t。，当薄膜厚度小于该临界厚度t。时，该双层 膜不表现交换偏置效应；当薄膜厚度大于t。时，厚度大于t。的部分薄膜具有交换偏置效应。4.根据权利要求1所述的一种，其特征在于所述向密 堆排列单层胶体球阵列衬底上沉积薄膜时，阴影效应使得小球间隙的薄膜厚度仅为小球顶 部薄膜厚度的2/3，穿过小球间隙沉积到衬底上的薄膜，由于厚度被削减了 1/3而不具有交 换偏置作用。5.根据权利要求1所述的一种，其特征在于所述沉积 FeNi/NiO双层膜薄膜厚度被控制为25 35nm，产生交换偏置效应的临界厚度t。为23nm。全文摘要本专利技术涉及一种可应用于高密度磁存储的纳米结构材料的制备方法，具体的说是一种。该方法通过衬底的制备、双层膜沉积两个工艺步骤实现，它利用自组装的纳米胶体球阵列来制备尺寸可控、结构完整的FeNi/NiO的纳米结构阵列，具有边缘结构完整、存储性能好、交换偏置效应强等优点。文档编号G11B5/667GK102097104SQ20091021804公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日专利技术者丁雪, 张永军, 杨景海, 杨艳婷, 王雅新 申请人:吉林师范大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交换耦合型纳米点的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：①、衬底的制备，采用自组装技术制备单层呈六角密堆的胶体阵列球面衬底；②、双层膜沉积，采用溅射技术向①中制得的胶体阵列球面衬底上沉积ＦｅＮｉ／ＮｉＯ双层膜，使得小球间隙的薄膜厚度仅为小球顶部薄膜厚度的２／３，从而获得具有交换偏置作用的交换耦合型纳米点纳。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅新，张永军，丁雪，杨艳婷，杨景海，
申请(专利权)人：吉林师范大学，
类型：发明
国别省市：22