[發(fā)明專利]交換耦合型納米點的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910218043.6
• 申請日: 2009-12-09
• 公開（公告）號: CN102097104A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王雅新;張永軍;丁雪;楊艷婷;楊景海
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林師范大學
• 主分類號: G11B5/84
• 分類號: G11B5/84;G11B5/667
• 代理公司: 吉林省長春市新時代專利商標代理有限公司 22204
• 代理人: 石岱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可應(yīng)用于高密度磁存儲的納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法，具體的說是一種交換耦合型納米點的制備方法。

背景技術(shù)

雙層膜交換偏置在信息存儲及讀取器件中起著非常重要的作用，不僅提高了巨磁電阻讀出頭的靈敏度，而且對于提高磁存儲密度、有效地改善介質(zhì)噪聲以及增強記錄介質(zhì)的穩(wěn)定性有著重要的作用。另外，它還是目前廣為關(guān)注的磁隨機存儲器的基本結(jié)構(gòu)。

交換偏置現(xiàn)象主要存在于鐵磁-反鐵磁體系和鐵磁-亞鐵磁體系中。隨著信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，磁記錄密度不斷提高，鐵磁-反鐵磁雙層膜納米結(jié)構(gòu)陣列的偏置效應(yīng)也備受研究者青睞。對鐵磁/反鐵磁納米結(jié)構(gòu)陣列交換偏置效應(yīng)研究表明，樣品結(jié)構(gòu)和形狀的改變都會導致交換偏置的一些基本特征(偏置場、矯頑力、阻塞溫度、磁鍛煉效應(yīng)等)的變化。

從制備方法上看，大部分的納米結(jié)構(gòu)都是通過刻蝕連續(xù)膜的方法得到的，上述方法這樣不可避免對薄膜造成不同程度的破壞，其缺點和不足具體表現(xiàn)在：①邊緣受傷嚴重，②影響存儲性能、③交換偏置效應(yīng)弱。制備出完整的、具有交換偏置效應(yīng)得納米點陣列，是目前重要研究課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是旨在利用自組裝的納米膠體球陣列來制備尺寸可控、結(jié)構(gòu)完整的FeNi/NiO的納米結(jié)構(gòu)陣列，提供一種邊緣結(jié)構(gòu)完整、存儲性能好、交換偏置效應(yīng)強的交換耦合型納米點的制備方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，該制備方法包括以下步驟：

①、襯底的制備，采用自組裝技術(shù)制備單層呈六角密堆的膠體陣列球面襯底。

②、雙層膜沉積，采用濺射技術(shù)向①中制得的膠體陣列球面襯底上沉積FeNi/NiO雙層膜，使得小球間隙的薄膜厚度僅為小球頂部薄膜厚度的2/3，從而在膠體球頂部獲得具有交換偏置作用的交換耦合型納米點納。

所述膠體陣列球面襯底上沉積薄膜時，薄膜的厚度沿球面逐漸減小，其厚度關(guān)系式為t＝t₀sinθ；

所述FeNi/NiO雙層膜存在產(chǎn)生交換偏置效應(yīng)的臨界厚度t_c，當薄膜厚度小于該臨界厚度t_c時，該雙層膜不表現(xiàn)交換偏置效應(yīng)；當薄膜厚度大于t_c時，厚度大于t_c的部分薄膜具有交換偏置效應(yīng)。

所述向密堆排列單層膠體球陣列襯底上沉積薄膜時，陰影效應(yīng)使得小球間隙的薄膜厚度僅為小球頂部薄膜厚度的2/3，穿過小球間隙沉積到襯底上的薄膜，由于厚度被削減了1/3而不具有交換偏置作用。

所述沉積FeNi/NiO雙層膜薄膜厚度被控制在為25～35nm，產(chǎn)生交換偏置效應(yīng)的臨界厚度t_c為23nm。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果：

1、薄膜生長為制備過程最后一步，無需后續(xù)刻蝕過程，可以得到邊界無損傷的交換偏置型納米結(jié)構(gòu)；

2、改變膠體球尺寸或薄膜的沉積厚度便可以控制納米點的尺寸；

3、膠體球之間的磁性納米結(jié)構(gòu)對交換偏置效應(yīng)無影響；

4、此方法可以應(yīng)用到具有厚度依賴關(guān)系的各種性能材料。改變膠體球尺寸，可以控制具有一定物理性能納米點的密度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明膠體陣列球面襯底結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明密堆排列單層膠體球陣列襯底上沉積的薄膜厚度產(chǎn)生的陰影效應(yīng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明膠體陣列球面襯底上沉積薄膜厚度關(guān)系示意圖。

圖4為本發(fā)明采用濺射技術(shù)向膠體陣列球面襯底上沉積FeNi/NiO雙層后獲得交換偏置型納米膜結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

首先采用自組裝技術(shù)制備單層呈六角密堆的膠體陣列球面襯底(附圖1所示)。

由附圖2所示：然后采用濺射技術(shù)向制得的膠體陣列球面襯底上沉積FeNi/NiO雙層膜，使得小球間隙的薄膜厚度僅為小

球頂部薄膜厚度的2/3，從而在膠體球頂部獲得具有交換偏置作用的交換耦合型納米點。圖2右側(cè)為雙層膜的微觀放大結(jié)構(gòu)示意圖。

所述向密堆排列單層膠體球陣列襯底上沉積薄膜時，陰影效應(yīng)使得小球間隙的薄膜厚度僅為小球頂部薄膜厚度的2/3，穿過小球間隙沉積到襯底上的薄膜，由于厚度被削減了1/3而不具有交換偏置作用。

由附圖3所示：所述膠體陣列球面襯底上沉積薄膜時，薄膜的厚度沿球面逐漸減小，其厚度關(guān)系式為t＝t₀sinθ；