[发明专利]铁铂纳米团簇磁记录媒体

说明书

技术领域

从广义的角度，本发明是关于超高密度磁数据存储技术的一项发明。更加具体的说，它是一个涉及超高密度垂直磁数据存储的纳米点阵加工制备方法。

背景技术

早在计算机被人类发明的时候，磁记录就已经在数据信息存储中扮演着重要的角色。比如，在海量数据存储方面，硬盘驱动技术就具有字节存储密度高和使用寿命长的优点。磁材料中刻画磁化方向的磁畴可以具有两种相反的方向，它们分别表示“1”和“0”。而这个磁畴的尺寸很大程度上取决于材料自身的磁晶各项异性常数K_u。目前市场上密度为100Gb(10⁹)/in²的磁记录媒体，它的磁畴（或者是最小磁记录位元bit）特征尺寸大约是100纳米；而对于将来发展密度为1Tb(10¹²)/in²超高密度磁存储媒体，那么相应的磁畴的特征尺寸应该是25纳米的级别。

随着磁畴体积V减小，每一个磁畴相应的磁各项异性能K_uV也会减小。当磁各项异性能K_uV降到可以与热激发能K_BT（这里的T表示开尔文温度，K_B表示玻尔兹曼常数)相比时，磁畴的方向就会因为热激发能的影响而变的不稳定甚至可以翻转，从而导致存储信息的丢失。这就是超顺磁极限。这个极限的存在使得磁畴不得小于一个最小尺寸。随着对磁存储密度的不断追求，人们只能通过不断生产那些具有越来越大的磁各项异性常数K_u的磁性超薄膜媒体来对抗由于磁畴尺寸不断减小而带来的磁记录热不稳定性。

由于磁性铁铂合金膜具有很高的磁各项异性常数K_u（约有7*10⁷ergs/cm³），因而它是一种能实现超高记录密度的较理想的磁性材料，而且它不含有与稀土元素,从而具有环境稳定性的优点。然而，若要想让铁铂作为垂直磁记录媒体而达到1Tb(10¹²)/in²的高密度，人们依然面临着众多挑战。

为了让铁铂合金成为合格的高密度磁存储媒体，位元与位元之间应该是磁性非关联。这样，在写信息的过程中，就可以把信息写进单个的位元中而没有相互的影响。当今磁存储技术中，含有非关联磁颗粒特性的粒状薄膜被广泛应用。其中，每一个位元里含有数十个磁性颗粒。这些非关联的颗粒在位元与位元之间的过渡区域（磁壁）中有助于减小干扰。另一方面，这种颗粒与颗粒之间的非关联也使得超顺磁效应决定颗粒的尺寸而非位元本身的尺寸，从而减小了信息存储密度。理想的磁媒体是利用位元之间的非关联以及位元内的关联来增加热稳定性进而达到超高密度的目的。因此铁铂合金薄膜应该是被做成具有周期性的磁纳米结构的点阵列，而且每一个点阵列中的点或位元就是一个单磁畴，表示“1”和“0”的状态。在连续铁铂薄膜上做这种具有周期结构的纳米点阵列可以使阵列中的每一个单元点具有单磁畴性能。然而要做出这种既要高密度同时低花费的磁纳米点阵列结构就是一种挑战。众多技术如电子束光刻，聚焦离子束光刻，干涉光刻以及X射线光刻都一直被用来制造作为磁记录媒体的磁点阵列。但是，当要求磁点阵列的特征尺寸低于100纳米时，多数这样的技术会面临降低成本的挑战。而纳米压印光刻作为一种非传统的刻蚀技术，具有高精度和低成本传印纳米结构的特点。不像那种传统的需要用光子或者电子去改变胶的物理和化学性质而达到刻蚀效果的技术，纳米压印是通过让胶材料在压印下发生物理形状的变化而获得模版纳米结构的技术。它的分辨率也超过那些由于粒子束衍射和散射带来限制的传统刻蚀技术的分辨率。在磁媒体领域里，作为下一代磁数据存储的一种最具潜力候选技术，纳米压印技术已经可以把纳米结构的特征尺寸降到10纳米以下。但是由于采用电子束光刻技术做出来的纳米压印模版造价昂贵，所以在经济上不适合批量生产。因此就需要人们发展出一套不昂贵的加工工艺去把容易做出的模版上的纳米结构传印到磁媒体上。纳米孔阳极氧化铝模版(AAO)不仅成本低廉，工艺上难度低，而且它可以让纳米孔的尺寸从1纳米到200纳米变化，同时还可以在750cm²(大约120in²)大面积上使用。孔洞尺寸的可控性可以用来调整点阵中磁点的尺寸以及他们之间的距离。本发明就是使用纳米孔阳极氧化铝模版来传印加工铁铂纳米点阵，从而实现高密度的磁存储媒体的技术。这一技术将大幅度提高存储密度，同时大大降低制造成本。

发明内容