高密存储介质磁性纳米颗粒薄膜与纳米超晶格结构研究进展
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:494
石礼伟，李玉国，王强，薛成山，孙海波 |
（山东师范大学半导体研究所，山东 济南 250014） |
| 摘要：钴基合金和铁基合金磁性纳米颗料薄膜和纳米超晶格结构，由于具有较高的矫元力和各向异性能，较小的粒子尺寸分布和能形成“单域”结构等特性，从而成为颇有潜力的高密存储介质。最近几年，人们竞相研究其制备方法，其中主要包括真空淀积法、液相化学合成法和离子注入法等，采用各种措施来提高存储介质的热稳定性和其他磁学性能，并取得巨大进展。 关键词：磁性纳米颗粒薄膜；纳米超晶格结构；高密存储介质；热稳定性；磁学性能
1 introduction
ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｈａｓ ｍａｄｅ ｒａｐｉｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｓｉｎｃｅ ibm ｂｕｉｌｔ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ（hdd）ｉｎ １９５６，ｆｅａｔｕｒｉｎｇ ａ ｔｏｔａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ５ ｍｂ ａｔ ａ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｏｎｌｙ ２ ｋｂ／ｉｎ２［１］． ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｈａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｐｒｉｍａｒｙ １０００ μｍ ｔｏ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ ｌｅｎｇｔｈ ｓｃａｌｅｓ［２］． ｔｈｅ ａｒｅａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ（da）ｈａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ２０ ｍｉｌｌｉｏｎｆｏｌｄ ｉｎ ｍｏｄｅｒｎ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅｓ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ａｌｍｏｓｔ ｄｏｕｂｌｅｓ ｐｅｒ ａｎｎｕｍ［１］． ｎｏｎｅｔｈｅｌｅｓｓ，２１ ｃｅｎｔｕｒｙ ｂｅｉｎｇ ａｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｕｒｙ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏ ｂｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ，ａｎｄ ｓｔｏｒｅｄ，ｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｓｔｏｒａｇｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｂｅｃｏｍｅｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｕｒｓｕｉｔ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ ａｒｅａｌ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ ｓｔｉｌｌ ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ． ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ，gmr（ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ｐｌａｙｂａｃｋ ｈｅａｄｓ ａｎｄ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｆｏｒ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ ｗｉｔｈ ｄａ ｏｆ ｂｅｙｏｎｄ ４０ ｇｂ／ｉｎ２，ｎｓｉｃ（ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）ａｎｄ ｓｒｃ（ｓｔｏｒａｇｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ａｍｅｒｉｃａ ｉｎ １９９１ ａｎｄ ｉｎ ｊａｐａｎ ｉｎ １９９５，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ［２］． ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ（ehdr）ｗｉｔｈ da ｂｅｙｏｎｄ １００ ｇｂ／ｉｎ２，ｅｖｅｎ １ ｔｂ／ｉｎ２ ｉｓ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｉｎ ａ ｆｅｗ ｙｅａｒｓ［１，３］． ｈｏｗｅｖｅｒ，ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ ｄｅｎｓｉｔｙ ｇｉｖｅｓ ｒｉｓｅ ｔｏ ｓｏｃａｌｌｅｄ“ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ”，ｗｈｉｃｈ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ． ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｒｅｃｅｎｔ ｓｔｕｄｉｅｓ ｍａｉｎｌｙ ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｔａｋｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｒ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｆａｂｒｉｃａｔｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ ｆｏｒ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｒｅａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ． ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ｗｅ ｗｉｌｌ ｌｏｏｋ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ．
2 ferromagnetic nanoparticles
ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｍａｙ ｓｔａｎｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｏｆ ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎ
石礼伟，李玉国，王强，薛成山，孙海波 | （山东师范大学半导体研究所，山东 济南 250014） | | 摘要：钴基合金和铁基合金磁性纳米颗料薄膜和纳米超晶格结构，由于具有较高的矫元力和各向异性能，较小的粒子尺寸分布和能形成“单域”结构等特性，从而成为颇有潜力的高密存储介质。最近几年，人们竞相研究其制备方法，其中主要包括真空淀积法、液相化学合成法和离子注入法等，采用各种措施来提高存储介质的热稳定性和其他磁学性能，并取得巨大进展。 关键词：磁性纳米颗粒薄膜；纳米超晶格结构；高密存储介质；热稳定性；磁学性能
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ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｈａｓ ｍａｄｅ ｒａｐｉｄ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｓｉｎｃｅ ibm ｂｕｉｌｔ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ（hdd）ｉｎ １９５６，ｆｅａｔｕｒｉｎｇ ａ ｔｏｔａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ５ ｍｂ ａｔ ａ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｏｎｌｙ ２ ｋｂ／ｉｎ２［１］． ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｈａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ ｐｒｉｍａｒｙ １０００ μｍ ｔｏ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ ｌｅｎｇｔｈ ｓｃａｌｅｓ［２］． ｔｈｅ ａｒｅａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ（da）ｈａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ２０ ｍｉｌｌｉｏｎｆｏｌｄ ｉｎ ｍｏｄｅｒｎ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅｓ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ａｌｍｏｓｔ ｄｏｕｂｌｅｓ ｐｅｒ ａｎｎｕｍ［１］． ｎｏｎｅｔｈｅｌｅｓｓ，２１ ｃｅｎｔｕｒｙ ｂｅｉｎｇ ａｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｅｎｔｕｒｙ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏ ｂｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ，ａｎｄ ｓｔｏｒｅｄ，ｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｓｔｏｒａｇｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｂｅｃｏｍｅｓ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｕｒｓｕｉｔ ｏｆ ｈｉｇｈｅｒ ａｒｅａｌ ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ ｓｔｉｌｌ ｃｏｎｔｉｎｕｅｓ． ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ，ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ，gmr（ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）ｐｌａｙｂａｃｋ ｈｅａｄｓ ａｎｄ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｆｏｒ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ ｗｉｔｈ ｄａ ｏｆ ｂｅｙｏｎｄ ４０ ｇｂ／ｉｎ２，ｎｓｉｃ（ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔｏｒａｇｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）ａｎｄ ｓｒｃ（ｓｔｏｒａｇｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ａｍｅｒｉｃａ ｉｎ １９９１ ａｎｄ ｉｎ ｊａｐａｎ ｉｎ １９９５，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ［２］． ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ（ehdr）ｗｉｔｈ da ｂｅｙｏｎｄ １００ ｇｂ／ｉｎ２，ｅｖｅｎ １ ｔｂ／ｉｎ２ ｉｓ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｉｎ ａ ｆｅｗ ｙｅａｒｓ［１，３］． ｈｏｗｅｖｅｒ，ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ ｄｅｎｓｉｔｙ ｇｉｖｅｓ ｒｉｓｅ ｔｏ ｓｏｃａｌｌｅｄ“ｓｕｐｅｒｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｆｆｅｃｔ”，ｗｈｉｃｈ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ． ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｒｅｃｅｎｔ ｓｔｕｄｉｅｓ ｍａｉｎｌｙ ｆｏｃｕｓ ｏｎ ｔａｋｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｒ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ｆａｂｒｉｃａｔｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ ｆｏｒ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙ ｄａｔａ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ａｒｅａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ． ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ｗｅ ｗｉｌｌ ｌｏｏｋ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉａ．
2 ferromagnetic nanoparticles
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