自組裝磁存儲記憶體及其形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供自組裝磁存儲記憶體，包括記憶體本體，記憶體本體包括圓盤形硬盤襯底，硬盤襯底一其圓心為中心，設有若干條環(huán)形軌道凹槽，軌道凹槽中設有二氧化硅納米球陣列，二氧化硅納米球接觸空氣的表面設有鐵鉑薄膜，形成鐵鉑納米點陣。自組裝磁存儲記憶體的形成方法，步驟為：采用光刻技術，在在硬盤襯底上蝕刻出環(huán)形軌道凹槽；再通過納米自組裝微加工手段，在軌道凹槽內(nèi)制備二氧化硅納米球陣列；最后將鐵鉑薄膜生長于二氧化硅納米球上，形成規(guī)則的鐵鉑納米點陣。本發(fā)明的自組裝磁存儲記憶體，最大限度地降低了磁疇間的耦合效應；在滿足高磁記錄密度條件的同時兼具環(huán)境穩(wěn)定性的優(yōu)越性。本發(fā)明的自組裝磁存儲記憶體的形成方法,突破傳統(tǒng)連續(xù)磁存儲介質(zhì)的物理瓶頸。
【專利說明】自組裝磁存儲記憶體及其形成方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及超高密度磁存儲【技術領域】，尤其涉及一種高密度垂直磁存儲，高密度離散介質(zhì)存儲的自組裝磁存儲記憶體，及超高真空磁性材料蒸鍍技術及納米點陣自組裝加工的自組裝磁存儲記憶體的形成方法。
【背景技術】
[0002]計算機中的信息操作是建立在二進制基礎上的。這反映在基礎層面上便是計算機磁盤中的兩種不同磁疇磁化方向，分別對應“O”和“ I ”。自計算機問世以來，磁記錄就一直面臨著在保證存儲穩(wěn)定性的前提下，不斷提升存儲密度的問題。磁盤中每一塊均勻磁化的區(qū)域稱為一個磁疇，對應一個字節(jié)。因此，磁疇尺寸的大小就直接決定了磁盤的存儲密度。目前市場上普遍應用的磁記錄技術密度約為100Gb/inch2,相應的磁疇特征尺寸約lOOnm。
[0003]從物理層面上講，相鄰磁疇間的耦合效應是限制磁存儲密度進一步提高的一個理論瓶頸。也即，當代表兩個不同二進制字節(jié)的磁疇相互靠近時，彼此間會產(chǎn)生較強的電磁干擾，從而使信號被打亂。
[0004]從磁記錄方式上區(qū)分，當下的磁存儲可以區(qū)分為垂直記錄和平行記錄兩種。垂直磁記錄中磁疇的磁化方向豎直排列在磁盤平面上，回避了相鄰磁疇間磁極相對的局面,耦合效應較平行磁記錄低出許多。
[0005]從磁記錄介質(zhì)上區(qū)分,磁存儲又可分為連續(xù)介質(zhì)記錄和離散介質(zhì)記錄兩種。離散介質(zhì)記錄運用納米微加工手段將存儲載體的各個磁疇進行物理分割，從而有效地降低了耦合效應，是未來磁存儲的重要發(fā)展方向。
[0006]除了磁疇間的必要間距，每個磁疇自身的尺寸也是制約著磁存儲密度進一步提升的又一物理瓶頸。也即，磁疇磁化方向的穩(wěn)定性存在著一個量子物理極限一超順磁極限，當每一個磁疇對應的磁各向異性能Ea降低到與熱激發(fā)能KBT相比時(其中，KB代表玻爾茲曼常數(shù)，T代表溫度)，磁疇磁化方向就會因熱擾動而發(fā)生翻轉(zhuǎn)，導致存儲信息的丟失。磁各向異性能由Ea=KuV決定(其中，Ku代表磁各項異性常數(shù)，V代表磁疇體積)，隨磁疇尺寸的降低而減小，從而逼近超順磁極限。因此，在對高密度存儲的追求中，人們需要從材料性質(zhì)出發(fā)，尋找具備高磁各向異性常數(shù)Ku存儲介質(zhì)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種高密度垂直磁存儲，高密度離散介質(zhì)存儲的自組裝磁存儲記憶體，及超高真空磁性材料蒸鍍技術及納米點陣自組裝加工的自組裝磁存儲記憶體的形成方法。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的自組裝磁存儲記憶體，包括:記憶體本體，記憶體本體包括圓盤形硬盤襯底，硬盤襯底一其圓心為中心，設有若干條環(huán)形軌道凹槽，軌道凹槽中設有二氧化硅納米球陣列，二氧化硅納米球接觸空氣的表面設有鐵鉬薄膜，形成鐵鉬納米點陣。[0009]在一些實施方式中，鐵鉬薄膜在二氧化硅納米球表面其隨緯度梯度形成連續(xù)的厚度變化，在二氧化硅納米球邊緣處厚度減小為零，自然地隔離了相鄰二氧化硅納米球之間的磁耦合關聯(lián)。
[0010]在一些實施方式中，二氧化硅納米球的直徑為20nm-50nm。
[0011]在一些實施方式中，鐵鉬薄膜最高點的厚度為10nm。
[0012]在一些實施方式中，軌道凹槽的寬度為二氧化硅納米球直徑的整數(shù)倍。
[0013]在一些實施方式中，每一個鐵鉬納米點陣形成一個單磁疇，對應一個獨立二進制字節(jié)。
[0014]自組裝磁存儲記憶體的形成方法，包括以下步驟:
S1:采用光刻技術，在在硬盤襯底上蝕刻出環(huán)形軌道凹槽；
52:通過納米自組裝微加工手段，在軌道凹槽內(nèi)制備二氧化硅納米球陣列；
53:將鐵鉬薄膜生長于二氧化硅納米球上，形成規(guī)則的鐵鉬納米點陣。
[0015]在一些實施方式中，二氧化硅納米球通過過四乙氧基硅烷的水解及自然沉降生成。
[0016]在一些實施方式中，步驟S2中鐵鉬薄膜的生成方式為:在超高真空條件下，鐵鉬薄膜通過正常豎直角度的電子束蒸鍍生長在二氧化硅納米球上。
[0017]本發(fā)明的自組裝磁存儲記憶體具有以下優(yōu)點:
1.本發(fā)明的自組裝磁存儲記憶體，整合了垂直記錄及離散介質(zhì)存儲的雙重優(yōu)勢，最大限度地降低了磁疇間的耦合效應；同時，還是為數(shù)不多的具備高磁各向異性常數(shù)Ku的理想材料。將鐵鉬磁存儲記憶體制造成具有周期結(jié)構(gòu)的納米點陣，陣列中每個納米點形成離散的單磁疇，存儲一個二進制字節(jié)的信息。相關科學研究已表明，這樣的鐵鉬納米點陣具有垂直磁化的的特性，可作為垂直記錄載體。此外，鐵鉬材料具有高的磁各向異性常數(shù)7X107ergS/cm3，且不含稀土元素，在滿足高磁記錄密度條件的同時兼具環(huán)境穩(wěn)定性的優(yōu)越性。
[0018]2.本發(fā)明的自組裝磁存儲記憶體的形成方法，以鐵鉬材料的高磁各向異性常數(shù)及垂直磁化性質(zhì)為基礎，提出離散納米點陣的設計及制造方案，突破傳統(tǒng)連續(xù)磁存儲介質(zhì)的物理瓶頸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明一種實施方式的自組裝磁存儲記憶體的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1所示的自組裝磁存儲記憶體中鐵鉬納米點陣的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及具體實施例來對本發(fā)明作進一步的詳細描述說明。
[0021]顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022]圖1至圖2示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的自組裝磁存儲記憶體及其形成方法。[0023]如圖1所示,本發(fā)明的自組裝磁存儲記憶體,包括記憶體本體I,記憶體本體I包括圓盤形硬盤襯底101，硬盤襯底101 —其圓心為中心，設有若干條環(huán)形軌道凹槽1011，軌道凹槽1011中設有二氧化硅納米球1012陣列。
[0024]軌道凹槽1011的寬度為二氧化硅納米球1012直徑的整數(shù)倍，由此制約二氧化硅納米球1012的自組裝排列，使其規(guī)整完備地分布在軌道凹槽1011內(nèi)。在本發(fā)明的此實施方式中，二氧化娃納米球1012的直徑為50nm,對于特征尺寸為50nm的二氧化娃納米球1012,設計軌道凹槽1011的寬度為0.5um,因此，每條軌道凹槽1011中沿硬盤半徑方向恰好可存放10個二氧化硅納米球1012。
[0025]二氧化硅納米球1012接觸空氣的表面設有鐵鉬薄膜1201，形成鐵鉬納米點陣。鐵鉬薄膜1201在二氧化硅納米球1012表面其隨緯度梯度形成連續(xù)的厚度變化，在二氧化硅納米球1012邊緣處厚度減小為零，自然地隔離了相鄰二氧化硅納米球1012之間的磁耦合關聯(lián)。在本發(fā)明的此實施方式中，鐵鉬薄膜1201最高點的厚度為10nm。
[0026]綜上，本發(fā)明的自組裝磁存儲記憶體。每一個鐵鉬納米點陣形成一個單磁疇，對應一個獨立二進制字節(jié)。
[0027]自組裝磁存儲記憶體的形成方法，從技術層面上看，可以通過納米自組裝微加工手段實現(xiàn)，包括以下步驟:
51:采用光刻技術，在在硬盤襯底101上蝕刻出環(huán)形軌道凹槽1011 ；
52:通過納米自組裝微加工手段，在軌道凹槽1011內(nèi)制備二氧化硅納米球1012陣列； 其具體方法為:通過過四乙氧基硅烷的水解及自然沉降在硬盤襯底101上生成規(guī)則的
非晶二氧化硅納米球1012陣列，化學反應如下:`
【權利要求】
1.自組裝磁存儲記憶體，其特征在于，包括記憶體本體(1)，所述記憶體本體(I)包括圓盤形硬盤襯底(101)，所述硬盤襯底(101) —其圓心為中心，設有若干條環(huán)形軌道凹槽(1011)，所述軌道凹槽(1011)中設有二氧化硅納米球(1012)陣列，所述二氧化硅納米球(1012)接觸空氣的表面設有鐵鉬薄膜(1201)，形成鐵鉬納米點陣。
2.根據(jù)權利要求1所述的自組裝磁存儲記憶體，其特征在于，所述鐵鉬薄膜(1201)在所述二氧化硅納米球(1012)表面其隨緯度梯度形成連續(xù)的厚度變化，在所述二氧化硅納米球(1012)邊緣處厚度減小為零，自然地隔離了相鄰二氧化硅納米球(1012)之間的磁耦合關聯(lián)。
3.根據(jù)權利要求2所述的自組裝磁存儲記憶體，其特征在于，所述二氧化硅納米球(1012)的直徑為 20nm-50nm。
4.根據(jù)權利要求2所述的自組裝磁存儲記憶體，其特征在于，所述鐵鉬薄膜(1201)最高點的厚度為10nm。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一所述的自組裝磁存儲記憶體，其特征在于，所述軌道凹槽(1011)的寬度為所述二氧化硅納米球(1012)直徑的整數(shù)倍。
6.根據(jù)權利要求5所述的自組裝磁存儲記憶體，其特征在于，每一個所述鐵鉬納米點陣形成一個單磁疇，對應一個獨立二進制字節(jié)。
7.自組裝磁存儲記憶體的形成方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:采用光刻技術，在在硬盤襯底(101)上蝕刻出環(huán)形軌道凹槽(1011)；52:通過納米自組裝微加工手段，在軌道凹槽(1011)內(nèi)制備二氧化硅納米球(1012)陣列； 53:將鐵鉬薄膜(1201)生長于所述二氧化硅納米球(1012)上，形成規(guī)則的鐵鉬納米點陣。
8.根據(jù)權利要求7所述的自組裝磁存儲記憶體的形成方法，其特征在于，所述二氧化硅納米球(1012)通過過四乙氧基硅烷(Si (0C2H5)4)的水解及自然沉降生成。
9.根據(jù)權利要求7所述的自組裝磁存儲記憶體的形成方法，其特征在于，所述步驟S2中鐵鉬薄膜(1201)的生成方式為:在超高真空條件下，鐵鉬薄膜(1201)通過正常豎直角度的電子束蒸鍍生長在二氧化硅納米球(1012)上。
【文檔編號】G11B5/62GK103456319SQ201310301930
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月18日 優(yōu)先權日:2013年7月18日
【發(fā)明者】徐永兵, 楊陽 申請人:江蘇海納磁性納米新材料科技有限公司