CN102097105B - FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法 - Google Patents
FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102097105B CN102097105B CN2010105678107A CN201010567810A CN102097105B CN 102097105 B CN102097105 B CN 102097105B CN 2010105678107 A CN2010105678107 A CN 2010105678107A CN 201010567810 A CN201010567810 A CN 201010567810A CN 102097105 B CN102097105 B CN 102097105B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fept
- copt
- magnetic
- colloidal sol
- preparation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910005335 FePt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 88
- 229910018979 CoPt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- UCNNJGDEJXIUCC-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)iron;iron Chemical compound [Fe].O[Fe]=O.O[Fe]=O UCNNJGDEJXIUCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 33
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 32
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 26
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 26
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 claims description 22
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 22
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 15
- SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N diacetone alcohol Chemical compound CC(=O)CC(C)(C)O SWXVUIWOUIDPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 11
- -1 oleic acid amine Chemical class 0.000 claims description 9
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims description 8
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N diphenyl ether Chemical compound C=1C=CC=CC=1OC1=CC=CC=C1 USIUVYZYUHIAEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XDKQUSKHRIUJEO-UHFFFAOYSA-N magnesium;ethanolate Chemical compound [Mg+2].CC[O-].CC[O-] XDKQUSKHRIUJEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 4
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical class [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 14
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 47
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 10
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910001004 magnetic alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 2
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N butan-1-ol;titanium Chemical compound [Ti].CCCCO.CCCCO.CCCCO.CCCCO FPCJKVGGYOAWIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- ZGSOBQAJAUGRBK-UHFFFAOYSA-N propan-2-olate;zirconium(4+) Chemical compound [Zr+4].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-].CC(C)[O-] ZGSOBQAJAUGRBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
本发明公开了一种FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法，首先制备FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒，再将颗粒做水溶性处理，制备非磁氧化物前体溶胶，将水溶性FePt/CoPt颗粒和非磁氧化物前体溶胶进行复合，在非磁性衬底上，采用甩胶法或滴注法制备复合薄膜，最后将制备的复合薄膜在650～750℃高温退火，即获得复合薄膜。该方法利用溶胶凝胶成膜工艺与FePt/CoPt纳米颗粒自组装的结合优势，制备出有序的FePt/CoPt纳米颗粒与无机非磁体复合结构薄膜，有效地保证了FePt/CoPt纳米颗粒在高温相变过程中的不发生团聚，以获得具有高矫顽力、可用于磁存储记录的薄膜复合材料。
Description
技术领域
本发明属于超高密度磁记录存储领域，具体涉及一种超高密度有序FePt/CoPt磁性纳米颗粒与非磁氧化物基体复合薄膜的制备方法。
背景技术
自从1956年，IBM公司将铁磁材料用于数据存储，发明了第一块硬盘，铁磁材料已经在现代信息产业中得到了广泛的应用和迅猛的发展。从1956年到1991年，硬盘的存储密度以每年23％的速率增长。1991年之后，硬盘的数据密度更是以每年60％的高速率增加。然而随着硬盘存储密度的高速增长，随着数据体积(Bit size)、磁性颗粒的不断减小，导致了超顺磁现象(Superparamagnetism)的出现，使得数据在写完之后，热扰动就会导致磁畴随机化(Randomize)，以至于数据丢失，存储失效。
解决这个问题的关键，是需要增加材料的磁晶各向异性能Ku，来延长数据的保存时间。已经发现具有L10结构的FePt或CoPt合金具有非常高的Ku值为5～7×106J/m3，比现在工业界常用的CoPtCr合金(4.5×104J/m3)要高二个数量级以上。而且，不同于很多稀土元素合金，FePt或CoPt合金有非常好的化学稳定性和抗氧化性，是下一代突破数据存储技术上超顺磁瓶颈的超高密度数据存储材料(＞1Tbit/inch2)的理想选择。
以FePt/CoPt纳米颗粒的有序自组装(Self-assemble)作为存储媒体，利用每一个颗粒作为一个数据存储单元的想法一直以来都吸引这工业界和学术界的极大兴趣。因为，传统的薄膜工艺所制备磁性合金薄膜在实际运用的过程中经常会导致过渡层变宽(Transition broadening)，带来噪音(Noise)。这个问题需要通过材料的微结构的调整，用物理或化学方法隔离相邻晶粒，减少它们间的磁互作用(Magnetic exchange coupling).现在，对相邻晶粒的间隔控制主要是通过非常复杂的三相、四相甚至于五相合金的制备。这些方法一方面对于薄膜的制备工艺过程有非常复杂的要求，另一方面杂相对于此类磁性合金性能的影响还缺乏完整清晰的描述。而以FePt纳米颗粒的有序自组装去实现存储媒体，一方面可以通过改变颗粒的大小来改变数据存储单元的体积，另一方面可以通过改变颗粒上的表面活性剂的分子炭链的长短来控制相邻颗粒间的距离，从而控制磁畴间互作用。如果一个晶粒代表1bit的二进制信号，那么自组装磁性颗粒阵列制作的硬盘，其存储密度预期可突破每平方英寸50Tbit。
但是，这个想法的实现还存在着急需解决的障碍。其中之一就是，刚刚合成的FePt/CoPt纳米颗粒是无序的面心立方结构，磁晶各向异性能很低，颗粒都是超顺磁的。这些颗粒需要通过约600℃的退火，才能转变为有序的四方结构(L10)，获得高的Ku值。这个退火过程一般直接导致了颗粒的团聚以及自组装有序阵列的破坏。虽然有个别文章报导FePt颗粒的自组装序列可以一直保持到530℃，但是530℃退火后颗粒的室温磁矫顽力不足1kOe，无法满足实用要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种简单、可行地制备FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的方法，该方法利用溶胶凝胶成膜工艺与FePt/CoPt纳米颗粒自组装的结合优势，制备出有序的FePt/CoPt纳米颗粒与无机非磁体复合结构薄膜，有效地保证了FePt/CoPt纳米颗粒在高温相变过程中的不发生团聚，以获得具有高矫顽力、可用于磁存储记录的薄膜复合材料。
本发明所述的一种FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法，其包括以下步骤：
1)首先制备FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒；
2)将FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒做水溶性处理；
3)制备非磁氧化物前体溶胶；
4)将水溶性FePt/CoPt颗粒和非磁氧化物前体溶胶按照1∶1～1∶15的摩尔比进行复合，在非磁性衬底上，采用甩胶法或滴注法制备复合薄膜；
5)将制备的复合薄膜在650～750℃高温退火，即获得FePt/CoPt磁性纳米颗粒非磁氧化物复合薄膜。
上述步骤1)中FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒的制备过程是：
将原料乙酰丙酮铂和五羰基铁，或者乙酰丙酮铂和八羰基二钴溶于二苯醚中，以油酸为表面活性剂，油酸胺为稳定剂，其中，0.125～0.25毫摩尔乙酰丙酮铂，0.125～0.25毫摩尔油酸，0.125～0.25毫摩尔油酸胺，20～30毫升二苯醚，0.25～0.75毫摩尔五羰基铁或八羰基二钴，混合物在220～250℃，氮气气氛保护下，反应形成粒径在3～8nm、均匀、单分散好的FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒。
上述步骤2)的具体过程是，取20～30毫克FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒品，溶解于1～3毫升氯仿；再将40～50毫克十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶解于2～4毫升去离子水中，形成溶液；将上述两种溶液混合，升温至40～60℃，搅拌1～2小时，使氯仿挥发完全，通过调控溶液的体积，FePt/CoPt的浓度大概在0.02～0.1mol/L。
上述步骤3)中的非磁氧化物前体溶胶为TiO2、MgO或ZrO2溶胶，其中制备TiO2溶胶的制备过程为：
将3～4克钛酸丁酯加入到6～8毫升乙醇中，再依次加入0.5～2.0毫升乙酰丙酮，5～8毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值为5～7，搅拌混合溶液5～7小时，使溶液老化，形成TiO2溶胶，通过控制溶液的体积，TiO2溶胶的摩尔浓度为0.5～2.0mol/L。
制备MgO溶胶的过程为：将1～1.5克乙醇镁加入到6～8毫升乙醇中，再依次加入0.5～1.0毫升乙酰丙酮，5～6毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至5～7，搅拌混合溶液5～7小时，使溶液老化，形成MgO溶胶。通过控制溶液的体积，MgO溶胶摩尔浓度为1.0～2.0mol/L。
制备ZrO2溶胶的过程为：将3～4克异丙醇锆加入到6～8毫升乙醇中，再依次加入0.5～2.0毫升乙酰丙酮，5～8毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至5～7，搅拌混合溶液5～7小时，使溶液老化，形成ZrO2溶胶，通过控制溶液的体积，ZrO2溶胶摩尔浓度为0.5～1.5mol/L。
上述步骤4)中的非磁衬底是Si，SiO2，MgO或NaCl。
上述步骤5)高温退火的过程为：将复合后的薄膜放置在管式炉中，在含5～10％H2，其余为Ar的还原性气氛中，以5-10℃/min升温，在200-300℃停留10-30分钟，继续升温至700～750℃高温条件下，退火30～90分钟，即获得FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜。
磁性纳米颗粒为FePt或CoPt纳米颗粒；非磁氧化物基体为TiO2、MgO、ZrO2等具有良好热稳定性的氧化物。将粒径可控(3～8nm)、单分散好的超顺磁FePt或CoPt纳米颗粒改性成亲水性纳米颗粒(如图1)，并保存在含表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的水溶液中；再在一定条件下，与水解的钛酸丁酯或乙醇镁、异丙醇锆溶胶混合；再利用甩胶法或滴注法在非磁性衬底上，如Si、SiO2、MgO或NaCl等，制备FePt/CoPt非磁氧化物复合薄膜。非磁氧化物基体保护层可以有效地防止FePt/CoPt纳米颗粒在后续的高温退火过程中的颗粒团聚，保持了颗粒点阵的有序性，并获得了具有L10铁磁相和较好磁性能的FePt/CoPt纳米颗粒-非磁氧化物复合薄膜，同时复合薄膜具有很好的磁性能，其矫顽力分别可以达到4.8kOe和4.6kOe。该制备方法，工艺简单，为FePt/CoPt纳米点阵在超高密度数据存储上的应用，提供了一种可行性。
图2表明FePt-TiO2/MgO复合薄膜经过700℃退火1小时后，FePt纳米颗粒由面心立方相转变为面心四方相。其中，TiO2/MgO也发生了结晶(A为锐钛矿相TiO2)。
图3和图4表明氧化物基体保护层可以在高温下(650℃以上)可以有效地防止FePt纳米颗粒的团聚，能够保持自组装结构的有序点阵稳定存在，同时又不影响FePt L10相变的进行。
附图说明
图1、FePt/CoPt纳米颗粒由厌水性向亲水性转变的示意图。
图2、FePt-TiO2/MgO复合薄膜经过700℃退火1小时后的XRD图。
图3、(a)、(b)和(c)FePt-TiO2复合薄膜退火前的TEM图，(a)和(b)为FePt与TiO2的摩尔比为1∶15，(c)为FePt与TiO2的摩尔比为1∶5；(d)FePt-TiO2700℃退火1小时后的TEM图，FePt和TiO2的摩尔比为1∶15。
图4、FePt-TiO2/MgO复合薄膜700℃退火1小时后的磁滞回线。
具体实施方式
下面用实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
1、FePt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取25毫克FePt样品，溶解于3毫升氯仿；再将45毫克CTAB溶解于3毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至60℃，搅拌1小时，使氯仿挥发完全。此时，FePt浓度为0.0334mol/L。
2、制备TiO2溶胶，将3.0克钛酸丁酯加入到8毫升乙醇中，再依次加入2.0毫升乙酰丙酮，8毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至6。搅拌混合溶液5小时，使溶液老化，形成TiO2溶胶。通过控制溶液的体积，TiO2溶胶的摩尔浓度为0.50mol/L。
3、先利用标准RCA方法将1.5×1.5平方厘米的Si片清洗干净；将水溶性FePt和TiO2前体溶胶以摩尔比1∶5的比例进行复合(以水溶性FePt的摩尔量为基准)；采用甩胶法制备复合薄膜：2000转/分钟，保持60秒。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在93％Ar和7％H2的还原性气氛中，以5℃/min升温，在200℃停留20分钟，继续升温至700℃，并保持60分钟，获得铁磁相FePt-TiO2磁性纳米颗粒复合薄膜。
实施例2：
1、CoPt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取25毫克CoPt样品，溶解于3毫升氯仿；再将45毫克CTAB溶解于3毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至40℃，搅拌2小时，使氯仿挥发完全。此时，CoPt浓度为0.0327mol/L。
2、制备TiO2溶胶，将3.4克钛酸丁酯加入到6毫升乙醇中，再依次加入1.0毫升乙酰丙酮，5毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至5。搅拌混合溶液6小时，使溶液老化，形成TiO2溶胶。通过控制溶液的体积，TiO2溶胶的摩尔浓度为1.0mol/L。
3、先利用标准RCA方法将1.5×1.5平方厘米的SiO2片清洗干净；将水溶性CoPt和TiO2前体溶胶以摩尔比1∶15的比例进行复合(以水溶性CoPt的摩尔量为基准)；采用甩胶法制备复合薄膜：1500转/分钟，保持80秒。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在93％Ar和7％H2的还原性气氛中，以10℃/min升温，在250℃停留10分钟，继续升温至700℃退火90分钟，获得铁磁相CoPt-TiO2磁性纳米颗粒复合薄膜。
实施例3：
1、FePt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取30毫克FePt样品，溶解于3毫升氯仿；再将50毫克CTAB溶解于4毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至50℃，搅拌2小时，使氯仿挥发完全。此时，FePt浓度为0.0300mol/L。
2、制备TiO2溶胶，将4.0克钛酸丁酯加入到7毫升乙醇中，再依次加入1.0毫升乙酰丙酮，6毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至7。搅拌混合溶液7小时，使溶液老化，形成TiO2溶胶。通过控制溶液的体积，TiO2溶胶的摩尔浓度为2.0mol/L。
3、先利用乙醇和丙酮将1.5×1.5平方厘米的MgO片清洗干净；将水溶性FePt和TiO2前体溶胶以摩尔比1∶1的比例进行复合(以水溶性FePt的摩尔量为基准)；采用滴注法制备复合薄膜。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在95％Ar和5％H2的还原性气氛中，以5℃/min升温，在300℃停留10分钟，继续升温至750℃退火30分钟，获得铁磁相FePt-TiO2磁性纳米颗粒复合薄膜。
实施例4：
1、FePt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取25毫克FePt样品，溶解于3毫升氯仿；再将45毫克CTAB溶解于3毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至60℃，搅拌1小时，使氯仿挥发完全。此时，FePt浓度为0.0333mol/L。
2、将1克乙醇镁加入到6毫升乙醇中，再依次加入0.5毫升乙酰丙酮，6毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至5。搅拌混合溶液6小时，使溶液老化，形成ZrO2溶胶。通过控制溶液的体积，MgO溶胶摩尔浓度为1.0mol/L。
3、先利用标准RCA方法将1.5×1.5平方厘米的Si片清洗干净；将水溶性FePt和MgO前体溶胶以摩尔比1∶2的比例进行复合(以水溶性FePt的摩尔量为基准)；采用甩胶法制备复合薄膜：1500转/分钟，保持80秒。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在93％Ar和7％H2的还原性气氛中，以10℃/min升温，在200℃停留30分钟，继续升温至700℃，退火60分钟，获得铁磁相FePt-MgO磁性纳米颗粒复合薄膜。
实施例5：
1、CoPt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取25毫克FePt样品，溶解于3毫升氯仿；再将45毫克CTAB溶解于3毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至40℃，搅拌2小时，使氯仿挥发完全。此时，CoPt浓度为0.0327mol/L。
2、制备MgO溶胶。将1.14克乙醇镁加入到7毫升乙醇中，再依次加入1.0毫升乙酰丙酮，5毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至6。搅拌混合溶液5小时，使溶液老化，形成ZrO2溶胶。通过控制溶液的体积，MgO溶胶摩尔浓度为1.5mol/L。
3、先利用标准RCA方法将1.5×1.5平方厘米的SiO2片清洗干净；将水溶性CoPt和MgO前体溶胶以摩尔比1∶10的比例进行复合(以水溶性CoPt的摩尔量为基准)；采用甩胶法制备复合薄膜：1500转/分钟，保持90秒。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在95％Ar和5％H2的还原性气氛中，以5℃/min升温，在250℃停留30分钟，继续升温至700℃，退火90分钟，获得铁磁相CoPt-MgO磁性纳米颗粒复合薄膜。
实施例6：
1、FePt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取30毫克FePt样品，溶解于3毫升氯仿；再将50毫克CTAB溶解于4毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至50℃，搅拌2小时，使氯仿挥发完全。此时，FePt浓度为0.0300mol/L。
2、制备MgO溶胶。将1.5克乙醇镁加入到8毫升乙醇中，再依次加入0.8毫升乙酰丙酮，5.5毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至7。搅拌混合溶液7小时，使溶液老化，形成ZrO2溶胶。通过控制溶液的体积，MgO溶胶摩尔浓度为2.0mol/L。
3、先利用标准RCA方法将1.5×1.5平方厘米的Si片清洗干净；将水溶性FePt和MgO前体溶胶以摩尔比1∶1的比例进行复合(以水溶性FePt的摩尔量为基准)；采用滴注法制备复合薄膜。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在90％Ar和10％H2的还原性气氛中，以10℃/min升温，在250℃停留10分钟，继续升温至700℃，退火90分钟，获得铁磁相FePt-MgO磁性纳米颗粒复合薄膜。
实施例7：
1、FePt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取30毫克FePt样品，溶解于3毫升氯仿；再将50毫克CTAB溶解于4毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至50℃，搅拌2小时，使氯仿挥发完全。此时，FePt浓度为0.0300mol/L。
2、制备ZrO2溶胶，我们采用的水解法。将3.87克异丙醇锆加入到7.0毫升乙醇中，再依次加入0.5毫升乙酰丙酮，5毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至6。搅拌混合溶液6小时，使溶液老化，形成ZrO2溶胶。通过控制溶液的体积，ZrO2溶胶摩尔浓度为1.0mol/L。
3、先利用标准RCA方法将1.5×1.5平方厘米的Si片清洗干净；将水溶性FePt和ZrO2前体溶胶以摩尔比1∶1的比例进行复合(以水溶性FePt的摩尔量为基准)；采用滴注法制备复合薄膜。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在90％Ar和10％H2的还原性气氛中，以5℃/min升温，在300℃停留10分钟，继续升温至700℃，退火90分钟，获得铁磁相FePt-MgO磁性纳米颗粒复合薄膜。
实施例8：
1、CoPt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取25毫克FePt样品，溶解于3毫升氯仿；再将45毫克CTAB溶解于3毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至40℃，搅拌2小时，使氯仿挥发完全。此时，CoPt浓度为0.0327mol/L。
2、制备ZrO2溶胶。将3.0克异丙醇锆加入到8毫升乙醇中，再依次加入2.0毫升乙酰丙酮，8毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至7。搅拌混合溶液5小时，使溶液老化，形成ZrO2溶胶，通过控制溶液的体积，ZrO2溶胶摩尔浓度为0.5mol/L。
3、先利用标准RCA方法将1.5×1.5平方厘米的SiO2片清洗干净；将水溶性CoPt和ZrO2前体溶胶以摩尔比1∶5的比例进行复合(以水溶性CoPt的摩尔量为基准)；采用甩胶法制备复合薄膜：3000转/分钟，保持60秒。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在95％Ar和5％H2的还原性气氛中，以8℃/min升温，在300℃停留20分钟，继续升温至700℃，退火90分钟，获得铁磁相CoPt-MgO磁性纳米颗粒复合薄膜。
实施例9：
1、FePt超顺磁纳米颗粒水溶性处理：取25毫克FePt样品，溶解于3毫升氯仿；再将45毫克CTAB溶解于3毫升去离子水中，形成溶液。将上述两种溶液混合，升温至60℃，搅拌1小时，使氯仿挥发完全。此时，FePt浓度为0.0333mol/L。
2、制备ZrO2溶胶，我们采用的水解法。将4克异丙醇锆加入到6毫升乙醇中，再依次加入1.0毫升乙酰丙酮，7毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至5。搅拌混合溶液7小时，使溶液老化，形成ZrO2溶胶，通过控制溶液的体积，ZrO2溶胶摩尔浓度为1.5mol/L。
3、先利用洁净气体将1.0×1.0平方厘米的Nacl片吹洗干净；将水溶性FePt和ZrO2前体溶胶以摩尔比1∶15的比例进行复合(以水溶性FePt的摩尔量为基准)；采用甩胶法制备复合薄膜：2000转/分钟，甩胶60秒。
4、将上述复合后的薄膜放置在管式炉中，在93％Ar和7％H2的还原性气氛中，以10℃/min升温，在300℃停留30分钟，继续升温至700℃，退火60分钟，获得铁磁相FePt-MgO磁性纳米颗粒复合薄膜。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，包括前驱体、工艺参数等，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)首先制备FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒；
2)将FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒做水溶性处理，具体为：取20～30毫克FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒品，溶解于1～3毫升氯仿；再将40～50毫克十六烷基三甲基溴化铵溶解于2～4毫升去离子水中，形成溶液；将上述两种溶液混合，升温至40～60℃，搅拌1～2小时，使氯仿挥发完全，通过调控溶液的体积，FePt/CoPt的浓度在0.02～0.1mol/L；
3)制备非磁氧化物前体溶胶，包括TiO2、MgO或ZrO2溶胶；
4)将水溶性FePt/CoPt颗粒和非磁氧化物前体溶胶按照1∶1～1∶15的摩尔比进行复合，在非磁性衬底上，采用甩胶法或滴注法制备复合薄膜；
5)将复合后的薄膜放置在管式炉中，在含5～10％H2，其余为Ar的还原性气氛中，以5-10℃/min升温，在200-300℃停留10-30分钟，继续升温至700～750℃高温条件下，退火30～90分钟，即获得FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜。
2.根据权利要求1所述的FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法，其特征在于上述步骤1)中FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒的制备过程是：将原料乙酰丙酮铂和五羰基铁，或者乙酰丙酮铂和八羰基二钴溶于二苯醚中，以油酸为表面活性剂，油酸胺为稳定剂，其中，0.125～0.25毫摩尔乙酰丙酮铂，0.125～0.25毫摩尔油酸，0.125～0.25毫摩尔油酸胺，20～30毫升二苯醚，0.25～0.75毫摩尔五羰基铁或八羰基二钴，混合物在220～250℃，氮气气氛保护下，反应形成粒径在3～8nm、均匀、单分散好的FePt/CoPt超顺磁纳米颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法，其特征在于步骤3)中制备TiO2溶胶的制备过程为：将3～4克钛酸丁酯加入到6～8毫升乙醇中，再依次加入0.5～2.0毫升乙酰丙酮，5～8毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值为5～7，搅拌混合溶液5～7小时，使溶液老化，形成TiO2溶胶，通过控制溶液的体积，TiO2溶胶的摩尔浓度为0.5～2.0mol/L。
4.根据权利要求1或2所述的FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法，其特征在于步骤3)中制备MgO溶胶的过程为：将1～1.5克乙醇镁加入到6～8毫升乙醇中，再依次加入0.5～1.0毫升乙酰丙酮，5～6毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至5～7，搅拌混合溶液5～7小时，使溶液老化，形成MgO溶胶。通过控制溶液的体积，MgO溶胶摩尔浓度为1.0～2.0mol/L。
5.根据权利要求1或2所述的FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法，其特征在于步骤3)中制备ZrO2溶胶的过程为：将3～4克异丙醇锆加入到6～8毫升乙醇中，再依次加入0.5～2.0毫升乙酰丙酮，5～8毫升去离子水，用浓盐酸调节PH值至5～7，搅拌混合溶液5～7小时，使溶液老化，形成ZrO2溶胶，通过控制溶液的体积，ZrO2溶胶摩尔浓度为0.5～1.5mol/L。
6.根据权利要求1或2所述的FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法，其特征在于上述步骤4)中的非磁衬底是Si，SiO2，MgO或NaCl。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105678107A CN102097105B (zh) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010105678107A CN102097105B (zh) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102097105A CN102097105A (zh) | 2011-06-15 |
| CN102097105B true CN102097105B (zh) | 2012-07-11 |
Family
ID=44130168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010105678107A Expired - Fee Related CN102097105B (zh) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102097105B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1877704A (zh) * | 2006-06-29 | 2006-12-13 | 复旦大学 | 取向控制生长L10－FePt的方法 |
| CN101787522A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-07-28 | 南京大学 | 一种超高密度有序的磁性纳米颗粒复合薄膜的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3981732B2 (ja) * | 2003-03-27 | 2007-09-26 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 垂直磁気異方性を有するＦｅＰｔ磁性薄膜とその製造方法 |
-
2010
- 2010-12-01 CN CN2010105678107A patent/CN102097105B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1877704A (zh) * | 2006-06-29 | 2006-12-13 | 复旦大学 | 取向控制生长L10－FePt的方法 |
| CN101787522A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-07-28 | 南京大学 | 一种超高密度有序的磁性纳米颗粒复合薄膜的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102097105A (zh) | 2011-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shokrollahi | A review of the magnetic properties, synthesis methods and applications of maghemite | |
| Dai et al. | Self-assembled ferrimagnet− polymer composites for magnetic recording media | |
| Song et al. | Controlled synthesis and magnetic properties of bimagnetic spinel ferrite CoFe2O4 and MnFe2O4 nanocrystals with core–shell architecture | |
| Esmaeili et al. | Modified single-phase hematite nanoparticles via a facile approach for large-scale synthesis | |
| Moumen et al. | Control of the size of cobalt ferrite magnetic fluids: Mössbauer spectroscopy | |
| Sun | Recent advances in chemical synthesis, self‐assembly, and applications of FePt nanoparticles | |
| Liu et al. | Reduction of sintering during annealing of FePt nanoparticles coated with iron oxide | |
| Vazquez et al. | Magnetic nanoparticles: synthesis, ordering and properties | |
| Sun et al. | Magnetic properties and microstructure of carbon encapsulated Ni nanoparticles and pure Ni nanoparticles coated with NiO layer | |
| Dong et al. | Enhanced thermal stability and magnetic properties in NaCl-Type FePt–MnO binary nanocrystal superlattices | |
| Frey et al. | Magnetic nanoparticle for information storage applications | |
| Yamamoto et al. | Preparation of Monodisperse and Highly Coercive L 10-FePt Nanoparticles Dispersible in Nonpolar Organic Solvents | |
| Suresh et al. | NiO nanoflakes: effect of anions on the structural, optical, morphological and magnetic properties | |
| Heitsch et al. | Antiferromagnetic single domain L12 FePt3 nanocrystals | |
| Gómez-Polo et al. | Magnetic induction heating as a new tool for the synthesis of Fe 3 O 4–TiO 2 nanoparticle systems | |
| WO2006070572A1 (ja) | 規則合金相ナノ微粒子及びその製造方法、並びに超高密度磁気記録用媒体及びその製造方法 | |
| Liu et al. | Magnetic properties and magnetization reversal process of L10 FePt/Fe bilayers magnetic thin films | |
| CN101787522B (zh) | 一种超高密度有序的磁性纳米颗粒复合薄膜的制备方法 | |
| Zhang et al. | Controlled synthesis of monodisperse magnetic nanoparticles in solution phase | |
| CN102097105B (zh) | FePt/CoPt-非磁氧化物磁性复合薄膜的制备方法 | |
| Rao et al. | Synthesis and characterisation of ferromagnetic hexagonal cobalt nanoparticles | |
| Wang et al. | Monolayer assembly and fixation of FePt nanoparticles: microstructure and magnetic properties | |
| Pal et al. | Nanocrystalline magnetic alloys and ceramics | |
| CN101403098B (zh) | FePt纳米颗粒单层膜与B4C复合结构的磁存储材料及其制备方法 | |
| Wahsh et al. | Synthesis and magneto-optical properties of cobalt ferrite/silica nanoparticles doped with Cd 2+ ions |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120711 Termination date: 20141201 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |