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作为实现1Tbit/平方英寸的磁记录介质的关键技术,东芝日前开发出了无缺陷排列纳米点的手法,在2006年2月21日~23日于东京BigSight国际会展中心举办的国际纳米技术综合展“nano tech 2006”上进行了发表。将嵌段共聚物放入菱形导槽中,利用自组装现象形成纳米点,该公司已将它视为实现可大小统一的纳米级磁粒整齐排列的“纳米晶格介质”的突破性手段之一。
嵌段共聚物是PS(聚苯乙烯)/PMMA(聚甲基丙烯酸脂)。PS和PMMA互不相溶,不会发生混合,但由于二者通过共价键发生了结合,因此不能分离。这种结构的聚合物存在着PS和与PMMA的相会在纳米级上分离的现象(微相分离,microphase separation)。此时,由PMMA组成的相变成六方晶格结构的点以后就会形成以自组装方式排列的结构。这种点的间隔可通过调节聚合物链的长度,在26~80nm之间进行控制。
但是,假如只是单纯地将这种点形成在平面底板上,就会随机排列,在排列周期紊乱的位置就会产生缺陷,从而就会导致磁记录性能下降。东芝此次则提出了使点整齐地排列在菱形导槽中,消除缺陷的手法。
乒乓球整齐排列在菱形导槽中
在展会现场使用乒乓球进行了说明。假如没有菱形导槽,乒乓球只能随机排列,而有了导槽就会有规则地排列(下图)。该公司表示,对可使构成纳米点的六方晶格整齐排列的最佳导槽结构进行研究之后,最终选择了数nm长的菱形形状。
自组装纳米点的排列法演示。右边表示在没有导槽的平面上放置多个乒乓球,只能随机排列。左边则表示假如是在菱形的二维导槽中,则能使乒乓球规则地排列
该公司利用纳米压印法在底板上形成了这种菱形导槽结构。每边长μm,角度为60°和120°,形成了深40nm的凹部。将形成间隔为45nm六方晶格的PS/PMMA嵌段聚合物填充到这种菱形导槽中,利用自组装形成了纳米点。现已证实,所形成的纳米点排列整齐,没有缺陷(下图)。
在菱形导槽中制作的自组装纳米点的电子显微镜照片。点间隔为45nm,形成了20×20的排列结构,且无缺陷
该公司正在探讨使用点排列图,实际试制纳米晶格介质。据称,以纳米点部位作为掩膜,通过对FePtCo磁性膜进行蚀刻加工,结果得到了膜厚为10nm、各层间隔为nm级的FePtCo点。现已开始利用这种磁性点,测定其磁性的研究。
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