发明名称 微粒子排列体及其制造方法及使用其之元件
摘要 在基板上排列微粒子而成之构造体,系在微粒子表面形成键结于该微粒子表面之有机涂膜,在基板表面形成键结于基板表面之有机涂膜,使微粒子表面的有机涂膜和基板表面的有机涂膜间进行键结,以将微粒子固定排列在基板上。藉此,可将纳米级的微粒子沿既定方向排列。又当应用于磁性粒子时,能获得高记录密度之磁记录媒体,而能实现出高密度磁记录再生装置。
申请公布号 TW569195 申请公布日期 2004.01.01
申请号 TW091100734 申请日期 2002.01.18
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 美浓规央;川分 康博;森田清之;吉井重雄;村上睦明;楠本 修
分类号 G11B5/39 主分类号 G11B5/39
代理机构 代理人 林镒珠 台北市中山区长安东路二段一一二号九楼
主权项 1.一种微粒子排列体,其特征在于:系在基板上排列微粒子而成之构造体,在该微粒子表面形成键结于该微粒子表面之有机涂膜,在基板表面形成键结于基板表面之有机涂膜;在微粒子表面的有机涂膜和基板表面的有机涂膜间进行键结,以将微粒子固定排列在基板上。2.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中该微粒子之排列,系单层之自已组织膜。3.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中该微粒子之排列,系累积层,且微粒子彼此互相键结而固定住。4.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中该微粒子之平均直径,系0.5nm~50nm。5.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中,该微粒子表面之有机涂膜及基板表面之有机涂膜中之至少一方,系自已组织膜。6.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中该微粒子,系在基板表面呈图案状排列。7.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中该微粒子,系排列于基板表面所形成之凹凸图案的凹部内。8.如申请专利范围第7项之微粒子排列体,其中该凹部之宽度,系微粒子的平均直径之5倍~30倍。9.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中,该微粒子表面之有机涂膜和基板表面之有机涂膜间之键结,系择自共价键结、离子键结、配位键结、分子间力键结中之至少一键结。10.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中该微粒子系择自金属、金属氧化物、半导体、两性元素、两性元素氧化物及树脂中之至少一者。11.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中该微粒子系磁性微粒子。12.如申请专利范围第1项之微粒子排列体,其中,构成该基板之材料,系择自金属、金属氧化物、半导体、两性元素、两性元素氧化物及树脂中之至少一者。13.一种微粒子排列体之制造方法,系在基板上制造微粒子排列体之方法,其特征在于:在各微粒子表面形成有机涂膜,在基板表面形成有机涂膜;让微粒子表面的有机涂膜和基板表面的有机涂膜接触,以在双方的有机涂膜间形成键结。14.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,在微粒子表面之有机涂膜和基板表面之有机涂膜间形成键结之方法,系对基板上所形成之有机涂膜照射能量射束,以在照射部分之有机涂膜形成化学反应基;之后,在其和微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结。15.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,在微粒子表面之有机涂膜和基板表面之有机涂膜间形成键结之方法,系对基板上所形成之有机涂膜照射能量射束,并除去该照射部分之有机涂膜,而在基板表面残余部分之有机涂膜和微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结。16.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,在微粒子表面之有机涂膜和基板表面之有机涂膜间形成键结之方法,系对基板表面所形成之有机涂膜局部照射能量射束,以在照射部分之有机涂膜形成化学反应基,而使其和微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结,以仅在能量射束照射部分排列微粒子;之后,对之前未照射能量射束的部分重新照射能量射束,以在照射部分之有机涂膜形成化学反应基;使先前形成的微粒子排列体之构成微粒子和别种微粒子接触于基板表面,以在微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结。17.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,在微粒子表面之有机涂膜和基板表面之有机涂膜间形成键结之方法,系对基板表面所形成之有机涂膜照射第1能量射束,以在照射部分之有机涂膜形成化学反应基,而使其和微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结,以在能量射束照射部分排列微粒子;之后,对未照射第1能量射束的部分照射第2能量射束,以在照射部分之有机涂膜形成化学反应基;使先前形成的微粒子排列体之构成微粒子和别种微粒子接触于基板表面,以在微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结,藉此获得起因于第1能量照射部分的二维形状之微粒子排列体。18.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,该基板系使用碟状基板,沿着以碟中心为圆心之同心圆的圆周对该有机涂膜照射第1能量射束,以使微粒子沿着圆周排列。19.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,在微粒子表面之有机涂膜和基板表面之有机涂膜间形成键结之方法,系对基板上所形成之有机涂膜照射能量射束,并除去该照射部分之有机涂膜,而在基板表面残余部分之有机涂膜和微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结,以在非能量射束照射部分形成微粒子所构成之构造物;之后,再度在基板表面形成有机涂膜所构成之构造物,使新形成于基板表面之有机涂膜、和先前形成之微粒子层的构成微粒子之别种微粒子接触于基板表面,而在其和微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结。20.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,在微粒子表面之有机涂膜和基板表面之有机涂膜间形成键结之方法,系对基板上所形成之有机涂膜照射能量射束,并除去该照射部分之有机涂膜,而在基板表面残余部分之有机涂膜和微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结,以在非能量射束照射部分形成微粒子所构成之构造物;之后,再度在基板表面形成有机涂膜所构成之构造物,使新形成于基板表面之有机涂膜、和先前形成之微粒子层的构成微粒子之同种微粒子接触于基板表面,而在其和微粒子表面之有机涂膜间形成化学键结,以获得起因于能量照射部分的二维形状之微粒子排列体。21.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,在微粒子表面之有机涂膜和基板表面之有机涂膜间形成键结之方法,系使基板表面所形成之有机涂膜和微粒子表面所形成之有机涂膜接触,而形成化学键结后;使微粒子表面之有机涂膜聚合来增大有机涂膜之分子量。22.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,该微粒子表面所形成之有机涂膜和基板表面的有机涂膜间之键结,系择自共价键结、离子键结、配位键结、分子间力键结中之至少一键结。23.如申请专利范围第13项之微粒子排列体之制造方法,其中,该有机涂膜为单分子膜、或以单分子膜为起始材料之聚合膜。24.如申请专利范围第23项之微粒子排列体之制造方法,其中,该单分子膜为自已组织膜,且由含有择自氢硫基、氯矽烷基、配位键结基、异氰酸酯基及烷氧矽烷基中之至少一反应基之分子所形成。25.如申请专利范围第14项之微粒子排列体之制造方法,其中,该能量射束为择自紫外线、远紫外线、X射线、射线、电子线及受激电浆中之至少一者。26.一种磁记录媒体之制造方法,系在基板上制造磁记录媒体之方法,其特征在于:在磁性微粒子表面形成有机涂膜,在基板表面形成有机涂膜,让微粒子表面的有机涂膜和基板表面的有机涂膜接触,以在双方的有机涂膜间形成键结,并对磁性微粒子实施热处理以增大其保磁力。27.如申请专利范围第26项之磁记录媒体之制造方法,其中,作为在基板表面形成有机涂膜前之步骤,系在基板上,藉气相急冷法来形成软磁性薄膜层。28.如申请专利范围第26项之磁记录媒体之制造方法,其中,在该磁性微粒子之表面,系进一步形成保护层。29.如申请专利范围第26项之磁记录媒体之制造方法,其中,该磁性微粒子层之粒子,系直径3nm~50nm之微粒子。30.如申请专利范围第26项之磁记录媒体之制造方法,其中该磁性微粒子,系择自PtFe合金及CoPt合金中之至少一合金。31.如申请专利范围第26项之磁记录媒体之制造方法,其中该磁场之施加方向,系基板面之垂直方向。32.如申请专利范围第26项之磁记录媒体之制造方法,其中该磁场为1kOe以上。33.如申请专利范围第26项之磁记录媒体之制造方法,其中该微粒子具有L10构造。34.一种磁记录媒体之制造方法,其特征在于包含:在非磁性基板上直接或透过底层来涂布微粒子(表面形成有机涂膜)之第1步骤,以及,将微粒子在磁场中以该微粒子之居里温度以上的温度实施热处理之第2步骤。35.如申请专利范围第34项之磁记录媒体之制造方法,其中该磁场,系自基板面之垂直方向施加之磁场。36.一种磁阻效应元件,其特征在于:系在基板表面形成键结于基板表面之有机涂膜,在微粒子表面形成键结于该微粒子之有机涂膜,使微粒子表面的有机涂膜和基板表面的有机涂膜间进行键结,以形成微粒子所固定排列成之微粒子排列体,形成能使电流流过微粒子之至少一对电极,利用来自外部的信号磁场来使电极间的电阻产生变化。37.一种磁阻效应型磁头,其特征在于:系在基板表面形成键结于基板表面之有机涂膜,在微粒子表面形成键结于该微粒子之有机涂膜,在微粒子表面的有机涂膜和基板表面的有机涂膜间进行键结,以形成微粒子所固定排列成之微粒子排列体,形成能使电流流过微粒子之至少一对电极,利用来自外部的信号磁场来使电极间的电阻产生变化以构成磁阻效应元件,在该元件的外侧,进一步具备防止该信号磁场以外的磁场侵入该磁阻效应元件之屏蔽物。38.一种磁阻效应型磁头,其特征在于:系在基板表面形成键结于基板表面之有机涂膜,在微粒子表面形成键结于该微粒子之有机涂膜,在微粒子表面的有机涂膜和基板表面的有机涂膜间进行键结,以形成微粒子所固定排列成之微粒子排列体,形成能使电流流过微粒子之至少一对电极,利用来自外部的信号磁场来使电极间的电阻产生变化以构成磁阻效应元件,在该元件的外侧,进一步具备将该信号磁场导入该磁阻效应元件之轭。39.一种半导体元件,其特征在于:系具备设于半导体基板上之有穿隧障壁层的作用之障壁层,在该障壁层表面形成键结于障壁层之有机涂膜,在微粒子表面形成键结于微粒子表面之有机涂膜,在微粒子表面之有机涂膜和障壁层表面之有机涂膜间进行键结,以形成微粒子所固定排列成之微粒子排列体,并具备设于障壁层及微粒子层上之电气绝缘体层。40.一种半导体记忆元件,系具有绝缘闸半导体(MIS)型电晶体构造者,其特征在于:在该MIS型电晶体构造之闸极绝缘膜和半导体基板间,具备设于半导体基板上之有穿隧障壁层的作用之障壁层,在该障壁层表面形成键结于障壁层之有机涂膜,在微粒子表面形成键结于微粒子表面之有机涂膜,在微粒子表面之有机涂膜和障壁层表面之有机涂膜间进行键结,以形成微粒子所固定排列成之微粒子排列体。41.一种微粒子之结晶配向性控制方法,其特征在于:在使不规则合金构成的微粒子规则化之步骤中,藉由以居里温度以上的温度施加磁场来控制结晶配向性。42.如申请专利范围第41项之微粒子之结晶配向性控制方法,其中,该微粒子之直径为3nm~50nm。43.如申请专利范围第41项之微粒子之结晶配向性控制方法,其中,该磁场为1kOe以上。44.如申请专利范围第41项之微粒子之结晶配向性控制方法,其中,该微粒子具有L10构造。45.如申请专利范围第41项之微粒子之结晶配向性控制方法,其中,该微粒子为FePt合金或CoPt合金。46.一种微粒子之排列方法,其特征在于:系将表面形成有机涂膜之微粒子排列在基板表面所形成之凹凸图案的凹部内。47.如申请专利范围第46项之微粒子之排列方法,其中该形成有机涂膜之微粒子,系直径1nm~50nm。48.如申请专利范围第46项之微粒子之排列方法,其中该凹凸图案,系周期长为微粒子直径的5倍~30倍之凹凸图案。49.一种磁记录媒体之制造方法,系在基板上制造磁记录媒体之方法,其特征在于:在基板上藉由气相急冷法来形成软磁性薄膜层,在磁性微粒子表面形成有机涂膜,在基板表面形成有机涂膜,让微粒子表面的有机涂膜和基板表面的有机涂膜接触,以在双方的有机涂膜间形成键结。50.如申请专利范围第49项之磁记录媒体之制造方法,其中,在该磁性微粒子之表面,系进一步形成保护层。51.如申请专利范围第49项之磁记录媒体之制造方法,其中该磁性微粒子层之粒子,系直径3nm~50nm之微粒子。52.如申请专利范围第49项之磁记录媒体之制造方法,其中该磁性微粒子,系择自PtFe合金及CoPt合金中之至少一合金。53.如申请专利范围第49项之磁记录媒体之制造方法,其中该磁场之施加方向,系基板面之垂直方向。54.如申请专利范围第49项之磁记录媒体之制造方法,其中该磁场为1kOe以上。55.如申请专利范围第49项之磁记录媒体之制造方法,其中该微粒子具有L10构造。图式简单说明:图1A-C系本发明实施例1之磁性微粒子和单分子膜的示意截面图。图2A-C系本发明实施例1之基板和单分子膜的示意截面图。图3A-B系本发明实施例1之磁性微粒子、单分子膜和基板的单分子膜共价键结之示意截面图。图4A-C系本发明实施例2之磁性微粒子和单分子膜的示意截面图。图5A-C系本发明实施例2之基板和单分子膜的示意截面图。图6A-B系本发明实施例2之磁性微粒子、单分子膜和基板的单分子膜共价键结之示意截面图。图7A-C系本发明实施例3之磁性微粒子和单分子膜的示意截面图。图8A-C系本发明实施例3之基板和单分子膜的示意截面图。图9A-B系本发明实施例3之磁性微粒子、单分子膜和基板的单分子膜共价键结之示意截面图。图10A-B系本发明的实施例4之微粒子排列体的示意截面图。图11系本发明的实施例5之微粒子排列体的示意截面图。图12系本发明的实施例6之微粒子排列体的示意截面图。图13A-D系本发明的实施例7之微粒子排列构造体的示意制程截面图。图14系本发明的实施例8之微粒子排列体的示意截面图。图15系本发明实施例9之使累积之微粒子排列体经能量照射而图案化之示意截面图。图16系本发明实施例10之经圆周状能量照射而图案化之示意截面图。图17系本发明实施例11之经矩形状能量照射而图案化之示意截面图。图18系本发明实施例12之经圆周状能量照射而图案化之示意截面图。图19A系显示本发明实施例12之磁记录媒体之截面图之一例(垂直记录方式的情形)之截面图,图19B系显示实施例12之面内记录方式的情形之截面图。图20A系显示本发明的一实施例之磁记录再生装置之示意俯视图,图20B系其截面图。图21系本发明的实施例13之半导体元件之截面图。图22系本发明的实施例14之记忆元件的截面图。图23A~D系本发明的实施例14之记忆元件的截面图。图24系本发明实施例15之磁阻效应元件的示意俯视图。图25系实施例15之屏蔽型磁头的概略立体图。图26系实施例15之轭型磁头的概略立体图。图27系显示适用于本发明之基板表面的单分子膜和微粒子表面的单分子膜的键结例之化学式。图28系显示适用于本发明之基板表面的单分子膜和微粒子表面的单分子膜的键结例之化学式。图29系本发明的一实施例之磁记录媒体的截面示意图。图30系以往的磁记录媒体及磁头之截面示意图。图31系以往的磁记录媒体及磁头之截面示意图。图32系本发明一实施例的磁记录媒体及磁头之截面示意图。图33系本发明另一实施例的磁记录媒体及磁头之截面示意图。图34A-B系显示本发明实施例20.21之微粒子排列方法之一例。图35系显示本发明实施例21之微粒子排列方法之凹凸形成例。图36A~D系显示本发明实施例20.21之微粒子形成方法中凹凸形成方法之一例。
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