CN108475513A - 取向体、其制造方法、其制造装置和磁记录介质 - Google Patents

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Abstract

提供能够适用于MAMR、MIMR、F‑MIMR的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒的取向体及其相关技术。提供一种取向体及其相关技术，所述取向体包含用铂族元素的至少一种置换ε氧化铁的一部分而成的铂族置换型ε氧化铁颗粒作为磁性颗粒，由取向度＝SQ(易磁化轴方向)/SQ(难磁化轴方向)定义的磁性颗粒的取向度的值超过5.0，矫顽力超过31kOe。

Description

取向体、其制造方法、其制造装置和磁记录介质
技术领域
本发明涉及取向体、其制造方法、其制造装置和磁记录介质。
背景技术
ε氧化铁在氧化铁之中为极稀少的相。并且，确认到以纳米级的颗粒尺寸在室温下显示出20kOe(1.59×106A/m)这样巨大的矫顽力(Hc)的ε氧化铁的存在。作为具有氧化铁的组成并且晶体结构不同的多种形式中最普遍的物质，有α氧化铁以及γ氧化铁，ε氧化铁也是其中的一个。
该ε氧化铁显示出巨大的Hc，因此期待用于高记录密度的磁记录介质及其它磁性用途、或者电波吸收用途。
在此之中，本发明人成功开发了如非专利文献1所示的，用铑离子(Rh3+)置换ε氧化铁的一部分而成的Rh置换型ε氧化铁(ε-RhxFe2-xO3)。这种Rh置换型ε氧化铁在室温下具有31kOe的高矫顽力，这种矫顽力与稀土磁体的矫顽力相当。
而且，Rh置换型ε氧化铁具有以下可观的显著特征。
如果对Rh置换型ε氧化铁照射作为电磁波的一种的毫米波(波长为1～10mm、频率为30～300GHz的电波)，则在220千兆赫(1千兆赫＝109赫兹)这样的高频率下显示出毫米波的偏振面的旋转。这意味着Rh置换型ε氧化铁具备作为高频毫米波的磁旋转元件的性能。
以往，已知上述频带由于大气引起的吸收较少，是适合无线通信的频带。在开发非专利文献1所示的Rh置换型ε氧化铁之前，如上述那样吸收高频率的电磁波的磁性材料是未知的，从这种意义上来说非专利文献1所记载的技术前景也是非常广阔的。此外，在与本发明人等相关的专利文献1记载的发明中，公开了使用Ga置换型ε氧化铁作为取向体时的实例，但是这种情况下的取向度为4.6。
需要说明的是，本申请基于基础申请(日本特愿2015-233774)要求优先权。优先权适用于基础申请说明书等所记载的内容即反映技术构思的发明，因此，基础申请的申请日之后公开的专利文献1严格而言，并不是现有技术文献。在此，仅是为了显示出本申请说明书等记载的发明优异，作为本申请的申请日之前的文献举出专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-135737号公报
非专利文献
非专利文献1:A.Namai,M.Yoshikiyo,K.Yamada,S.Sakurai,T.Goto,T.Yoshida,T.Miyazaki,M.Nakajima,T.Suemoto,H.Tokoro,S.Ohkoshi,Nature Communications 3,1035(2012).
发明内容
发明要解决的问题
本发明人研究了在无线通信等用途中具有前景的Rh置换型ε氧化铁是否可进一步应用于其他的领域。此时，关注到Rh置换型ε氧化铁通过毫米波照射而产生偏振面旋转。而且，根据发明人等的见解，用铂族元素置换而成的ε氧化铁与纯的(未置换的)氧化铁相比具有更高的矫顽力。根据该见解，我们研究了钌(Ru)，发现Ru置换型ε氧化铁也具有相同的作为高频毫米波的磁旋转元件的性能。着眼于是否可以将这些特有的性质用于特定方式的磁记录介质。
此处所指的特定方式可以举出称为MAMR的方式、称为MIMR的方式。MAMR是微波辅助磁记录(Microwave Assisted Magnetic Recording)的缩写，是使用磁各向异性能量高(而且在热稳定性较高的同时磁化反转较难)的磁性材料，但照射微波能量(高频磁场)使高频磁场与磁矩共振，减少记录磁场的技术。此外，MIMR是毫米波辅助磁记录(Millimeter-wave Assisted Magnetic Recording)的缩写，是用毫米波代替上述微波，目前没有报道的例子。
在目前已知的MAMR中，使用铁铂等有序合金的例子较多，在构成磁记录介质的情况下多使用蒸镀法。因此，在原来研究的MAMR中，存在转用传统使用的设备较难，初期投资大量产生的难点。另一方面，如果能够通过涂布法进行制备，则可以转用传统所使用的设备，从而可以减少初期投资，因此是理想的。因此，强烈期望可适用于MAMR的粉末形态的磁性粉。
如果将上述以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁用于MAMR、MIMR，则可强烈期待高频磁场与磁矩产生共振，易于产生所谓的铁磁性共振。易于产生铁磁性共振关系到易于受到外部磁场的影响，因此期待在弱直流磁场下会产生磁化反转。即，期待可以成为以小功率进行磁记录且环境负荷低的磁记录方法。由于期待这样的效果，因此作为用于MAMR、MIMR的磁记录介质用磁性材料，需要吸收毫米波那样的材料，尤其，作为候选，可以举出ε型-氧化铁及其金属置换物。这种毫米波的吸收是显著的，可以认为其可以应用于后述的新磁记录机制，强烈期待阐明其机制以及应用于磁记录。
此处，作为毫米波辅助磁记录机制的一个例子，可以例示如图1所示。参照图1，对该记录机制进行具体说明。即，通过向对象物施加外部磁场，使磁性材料中的磁化在能量上不稳定((1)→(2))。此时用作为共振频率的毫米波照射对象物，以引起磁化的进动(自转中的物体的旋转轴摆动画圆的现象)，即，该机制通过对磁化的旋转轴照射毫米波使之倾斜，仅照射毫米波时写入磁场减小，使磁化的反转成为可能(图1(3))。
结合施加外部磁场和照射毫米波的向磁性介质写入的过程在图2中示出，并具体进行说明。首先，如图2(1)所示，对初始状态施加磁场。接着，图2(2)如果使磁化经历倾斜但不反转的状态，并且进一步照射共振频率的毫米波，则如图2(3)所示磁化开始进动，如图2(4)所示磁化将大幅倾斜，如图2(5)所示磁化反转。此处，即使停止施加磁场和照射毫米波，如图2(6)所示磁化保持反转的状态，完成磁记录。
作为磁化反转机制，可以认为通过使用能够使毫米波聚焦的毫米波聚焦***，可以使磁化反转的范围变小，并使写入面积减少，进而可以作为更高密度的磁记录介质。这被称为聚焦型毫米波共振磁记录方式(F-MIMR,Focused Millimeter wave resonanceMagnetic Recording)。
作为F-MIMR中的毫米波聚焦***，可以考虑环形谐振器等。图3示出了具备使用毫米波产生环形谐振器的毫米波聚焦***的F-MIMR用磁头。如果用脉冲电磁波照射由导电体制成的毫米波产生环形谐振器，则与环形长度对应的波长的电磁波被照射。对于假定在操作图3所示的F-MIMR用磁头情况下的聚焦状态，通过电磁场分析来进行模拟，得到了如图4所示的分析结果。其结果，可以推定在图中由粗线包围部分的内部可以聚焦，其大小可估计为直径100nm以下。
然而，随着本发明人的研究深入，如果考虑到MAMR、MIMR、F-MIMR，发现非专利文献1所记载的包含Rh置换型ε氧化铁颗粒的取向体还存在应该进一步加以改良的方面。
本发明是在上述情况下做出的，其要解决的课题在于，提供能够适用于MAMR、MIMR、F-MIMR的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒的取向体及其相关技术。
用于解决问题的方案
通过本发明人的深入研究得到了如下见解：上述包含Rh置换型ε氧化铁颗粒的取向体，虽然由MAMR、MIMR、F-MIMR得到了磁化反转的效果，但是在磁性颗粒沿着一个方向取向的程度(即取向度)上存在应该改良的点。
例如，应用于MAMR、MIMR、F-MIMR时，专利文献1所记载的Ga置换型ε氧化铁的取向度为4.6，用于磁记录用途时期望取向度的进一步提高。
需要说明的是，本说明书中如式(1)所示用矩形比(SQ)的值定义磁性颗粒的取向度。
(取向度)＝SQ(易磁化轴方向即垂直方向)/SQ(难磁化轴方向即面内方向)····式(1)
尤其是在Rh置换型ε氧化铁的情况下，根据本发明人等本次的调查，明确了后述的实施例1的图8中的○标绘点即90°(面内方向)的回线的上下极为相邻。进一步，明确了以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁是单轴晶体磁各向异性较高的物质。也就是说，还得到了如下见解：如果以某种形式对取向体的制造方法进行改良，则可以显著提高以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向度。
鉴于以上观点，本发明人等经过反复试验，结果发现，通过在制备以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁作为磁性颗粒的取向体时采用特定的方法(制备取向体时设置分隔框)，与非专利文献1中记载的内容相比，可以提高取向度。
即，解决上述问题的第1发明是一种取向体，所述取向体包含用铂族元素的至少一种置换ε氧化铁的一部分而成的铂族元素置换型ε氧化铁颗粒作为磁性颗粒，
由取向度＝SQ(易磁化轴方向)/SQ(难磁化轴方向)定义的磁性颗粒的取向度的值超过5.0，
矫顽力超过31kOe。
第2发明涉及一种第1发明中记载的取向体，
所述铂族元素为铑(Rh)或钌(Ru)。
第3发明涉及一种取向体的制造方法，其具有：
将分散有铂族元素置换型ε氧化铁颗粒的混合溶液注入到规定的基体上的被分隔框分隔的区域内的工序，所述铂族元素置换型ε氧化铁颗粒是用铂族元素的至少一种置换ε氧化铁的一部分而成的；以及
一边向所述区域施加磁场一边去除所述混合溶液的溶剂，得到取向体的工序。
第4发明涉及一种取向体的制造装置，其具有：
注入功能，将分散有铂族元素置换型ε氧化铁颗粒的混合溶液注入到规定的基体上的被分隔框分隔的区域内，所述铂族元素置换型ε氧化铁颗粒是用铂族元素的至少一种置换ε氧化铁的一部分而成的；以及
施加磁场功能，一边向所述区域施加磁场一边去除所述混合溶液的溶剂。
第5发明涉及一种使用第1或第2发明中记载的取向体的磁记录介质，
所述磁记录介质用于微波辅助磁记录(MAMR)、毫米波辅助磁记录(MIMR)或聚焦型毫米波共振磁记录(F-MIMR)。
第6发明涉及一种磁记录介质，所述磁记录介质使用包含被金属元素置换的ε型氧化铁的取向体，并利用作为所使用的磁性材料的所述ε型氧化铁具有的自然共振所带来的毫米波吸收性能，磁记录样式为毫米波辅助磁记录(MIMR)、聚焦型毫米波共振磁记录(F-MIMR)。
第7发明涉及一种取向体，所述取向体包含用铑(Rh)置换ε氧化铁的一部分而成的Rh置换型ε氧化铁颗粒作为磁性颗粒，
由取向度＝SQ(易磁化轴方向)/SQ(难磁化轴方向)定义的磁性颗粒的取向度的值超过3.5，
矫顽力超过31kOe。
发明的效果
根据本发明，可以提供适用于MAMR、MIMR、F-MIMR的包含Rh置换型ε氧化铁颗粒的取向体及其相关技术。
附图说明
图1为毫米波辅助磁记录中的磁记录的示意图。其中，在该图的图表中纵轴表示磁化的能量，横轴表示磁化的倾斜度(θ)。
图2为示出在毫米波辅助磁记录中结合施加外部磁场和照射毫米波的磁记录的写入状态的示意图。
图3为具备使用毫米波产生环形谐振器的毫米波聚焦***的F-MIMR用磁头的示意图。
图4为由毫米波产生环形谐振器产生的毫米波的磁场成分的分布模拟。
图5为示出本发明的实施例1中所述的Rh置换型ε氧化铁的XRD图的曲线图，(a)为Rh置换型ε氧化铁的粉末的曲线图，(b)为该粉末用光固化性树脂固化制备的取向膜的曲线图。
图6为示出本发明的实施例1中所述的包含Rh置换型ε氧化铁的取向体的±70kOe内的磁化曲线的图表
图7为示出本发明中所述的包含Rh置换型ε氧化铁的取向体的制造装置中，形成取向体(膜状的磁片)时所使用的基体和其上所设置的分隔框的示意图，(a)为俯视图，(b)为剖视图。
图8为本发明中所述的包含Rh置换型ε氧化铁的取向体的制造装置例的示意图。
图9为图8中示出的制造装置进行振荡动作时的示意图。
图10为图8中示出的制造装置进行分散液的涂布动作时的示意图。
图11为图8中示出的制造装置进行施加磁场的动作时的示意图。
图12为图8中示出的制造装置中，得到本发明中所述的取向体时的示意图。
具体实施方式
对于用于实施本发明的方式，以如下顺序说明：(1)磁性颗粒，(2)磁性颗粒的分散方法，(3)磁性颗粒的取向方法，(4)赋形剂，(5)本发明中所述的包含以Rh置换型或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的磁特性，(6)本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的制造装置。
(1)磁性颗粒
本发明中使用的磁性颗粒优选具有高矫顽力(Hc)的以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒。
对于该以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒的制造方法，可以采用非专利文献1所记载的方法。详细将在后述的实施例中说明。
这样用铑(Rh)或钌(Ru)等铂族元素置换铁元素的一部分而成的ε型氧化铁磁性颗粒比未置换的ε氧化铁颗粒发挥更高的矫顽力的原因尚有多处不明，但是ε-Fe2O3的晶体结构(斜方晶：空间群Pna21)中4个非等价的铁位点(FeA-FeD位点)之中，可以确认铑(Rh)或钌(Ru)选择性地置换FeC位点，可以认为通过这种特异性质，能够得到矫顽力极大的磁性材料。
(2)磁性颗粒的分散方法
对于使用振荡式的搅拌装置，使以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒分散在规定的溶剂中而得到分散液时的操作进行说明。
将以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒、规定溶剂、赋形剂、混合用球(例如，0.3mmφ的氧化锆球)装填到离心管等容器内。然后，使该容器以振荡数100～3000次/分钟、振幅1～10mm振荡0.5～10小时，从而得到分散液。
以往的技术中，在搅拌中，例如日本特许第5124825号所公开的那样，使用超声波式的搅拌分散装置、行星球磨机那样的大规模的旋转式的搅拌分散装置，使该磁性颗粒分散到规定的介质中。
与之相对，本发明中，发现将以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒作为磁性颗粒，使其分散到本发明中规定的溶剂中时，即便是在使用振荡式的搅拌装置的简便的方法、装置而使其分散时，也可以得到取向度高的取向体。
(3)磁性颗粒的取向方法
将使上述的以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒分散于规定的溶剂而得到的本发明中所述的分散液设置在基体上。例如，若将聚脂薄膜贴附在玻璃基板上，向该薄膜上滴加分散液即可。
在本实施方式中，这种滴加具有重大的特征。以下，参照图7进行说明。图7为示出本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的制造装置中，形成取向体(膜状的磁片)时所使用的基体和其上所设置的分隔框的示意图，(a)为俯视图，(b)为剖视图。
首先，预先在基体32上通过分隔框33将规定的区域S与其他区域隔离。然后在这个封闭区域S内注入(滴加)上述分散液。之后，从提高取向的确定性的观点出发，将所得到的基体上所设置的本发明中所述的分散液放置于2特斯拉以上、优选3特斯拉以上、进一步优选6特斯拉以上、最优选8特斯拉以上的磁通密度下，使混合溶剂挥发而使赋形剂固化，作为取向体得到磁片。
通过采用上述方法，如后述的实施例所示，取向度显示出6.5这样极高的值，而且矫顽力也显示出36kOe这样极高的值。关于其原因还在深入研究中，但是与未设置分隔框33的情况相比，可以推断能够得到如下预料之外的效果：除了取向体的膜厚在一个膜中变得恒定的宏观效果之外，对于磁矩这类微观方面，取向程度也升高。
(4)赋形剂
对于在本发明中，使分散液固化的赋形剂进行说明。
对于本发明中使用的赋形剂，从提高以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒的取向度并且保持取向度的观点出发，优选使用选自氨基甲酸酯树脂、氯乙烯树脂等的1种以上，其中，优选氨基甲酸酯树脂和氯乙烯树脂的并用。
可以使用将这些树脂溶解于选自乙酰丙酮、硬脂酸正丁酯、环己烷、甲苯、甲乙酮等的1种以上的溶剂中的物质作为赋形剂。
(5)包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的磁特性
其结果，可以在基体上得到作为包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体、取向度的值超过3.5的磁片。如果磁片等取向体中的磁性颗粒的取向度的值超过5.0，则认为磁性行为变得更加敏锐。其结果，该磁片等的取向体也可以期待以接近磁性材料的单晶的水准提高磁记录密度、提高法拉第效应的效率。详细将在实施例1中说明，但由取向度＝SQ(易磁化轴方向)/SQ(难磁化轴方向)定义的磁性颗粒的取向度的值为6.5时，明确的是会大幅超过5.0。
此外，关于矫顽力，详细将在实施例1中说明，但可以制备非专利文献1所记载的超过31kOe的值。
即，认为作为本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的磁片发挥以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁固有的性质，磁性行为极其敏锐。其结果，该磁片即便在使用MAMR、MIMR、F-MIMR的方式的磁记录介质中也可以充分应用。例如，可以举出将该磁片设置于基体(例如PET薄膜等)之上作为磁记录介质。而且，通过将该磁片层叠于基体上，能够使其大容量(大数据)化。而且，该磁片在该取向体中也可以期待以接近单晶的水准提高磁记录密度、提高法拉第效应的效率。
需要说明的是，要将该磁片应用于使用MAMR、MIMR、F-MIMR方式的磁记录介质中，从确保磁记录密度的观点出发，更加优选由取向度＝SQ(易磁化轴方向)/SQ(难磁化轴方向)定义的磁性颗粒的取向度的值为5.0以上，进一步优选为6.5以上。此外，要将该磁片应用于使用MAMR、MIMR、F-MIMR方式的磁记录介质中，从确保热稳定性的观点出发，更加优选使矫顽力的值为33kOe以上，进一步优选为36kOe以上。
(6)本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的制造装置
作为本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的磁片，可以不使用专用的制造装置来制造。然而，如希望以高均一性、生产率来制造作为本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的磁片，则优选使用后述的本发明中所述的制造装置。
以下，对于作为本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的磁片的制造装置，边参照附图边进行说明。
图8～12为本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的制造装置例的示意图，图8示出该装置的整体，图9～12示出该装置的动作状态。
如图8所示，该装置具备振荡部10、施加磁场部20、搬送部30。
振荡部10为利用振荡装置11振荡容器12的部分。该振荡例如上下运动，振荡次数为100～3000次/分钟，振荡的振幅为1～10mm。容器12中，装填有Rh置换型ε氧化铁颗粒、赋形剂和规定溶剂的混合液13、以及混合用球14。
混合用球14优选直径0.1mmφ～2mmφ的氧化锆球。
施加磁场部20具有用于将施加磁场对象物放置于磁场的电磁铁21。电磁铁21可以为永磁铁、超导磁铁。并且，电磁铁21可以以2特斯拉以上、优选3特斯拉以上、进一步优选6特斯拉以上、最优选8特斯拉以上的磁通密度对施加磁场对象物产生磁力。
搬送部30具有将作为搬送对象物的基体32(以下，也称为基板32)向振荡部10、施加磁场部20搬送的输送带31。
需要说明的是，如前所述，基板32上设置有分隔框33。通过设置分隔框33，基板32上的区域S与其他区域隔离。对于该区域S，作为以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒的分散液注入混合液13(后述)。
此处被分隔框33分离的区域S可以是任意的形状。例如，在俯视下既可以是正方形也可以是矩形还可以是圆形。
使用具备上述构成的装置，按照以下顺序制造取向体。
首先，如图9所示，向容器12装填以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁颗粒、赋形剂和规定溶剂的混合液13、以及混合用球14。然后，将该容器12设置在振荡装置11上来进行振荡，搅拌混合液13和混合用球14，将混合液13制成Rh置换型ε氧化铁颗粒的分散液。
接着，如图10所示，使用输送带31将基板32搬送到容器12下方的规定位置。并且，将成为该分散液的混合液13由容器12注入到基板32上的被分隔框33分离的区域S中。此时，可以使容器12倾斜，或可以使容器12的下部开口，也可以用其它的方法。无论何种情况，为了不使混合用球14下落到基板32上，均优选预先在容器12中设置筛网等。
接着，如图11所示，使用输送带31，将设置有分散液13的基板32设置在电磁铁21内。然后，将设置有成为该分散液的混合液13的基板32放置在磁通密度2特斯拉以上、优选3特斯拉以上、进一步优选6特斯拉以上、最优选8特斯拉以上的磁场内，边使成为该分散液的混合液13中的以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁取向，边在区域S中使溶剂挥发而使其固化。
若成为该分散液的混合液13中的溶剂挥发、固化，如图12所示，使用输送带31将在分隔框33内即区域S中具有固化成膜的磁片的基板32从电磁铁21内搬出即可。
如以上说明的那样，通过使用作为本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的磁片的制造装置，可以以高均一性、生产率制造作为本发明中所述的包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体的磁片。
需要说明的是，虽然能够实现上述以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的契机为MAMR、MIMR、F-MIMR，但当然并不妨碍将Rh置换型ε氧化铁应用于其他用途中。例如，可以举出MAMR、MIMR、F-MIMR以外的方式的磁记录介质、电磁波吸收薄膜、毫米波吸收片、溅射靶、粘结磁体、磁性薄膜、油性油墨等等。
此外，上述的例子中，例示了包含以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁的取向体，但可以期待在制备其他的取向体时，也能享受设置上述分隔框33所得到的优点。也就是说，可以采用设置上述分隔框33的方法以提高取向度。将上述内容总结如下。
“一种取向体的制造方法，其具有：
将分散有作为磁性颗粒的金属颗粒的混合溶液注入到规定的基体上的被分隔框分隔的区域内的工序；以及
一边向所述区域施加磁场一边去除所述混合溶液的溶剂，得到取向体的工序。”
需要说明的是，作为金属颗粒，只要能成为磁性颗粒即可，可以使用任意颗粒。通过采用这种方法，可以实现所得到的取向体的取向度的提高。此外，如前所述，以Rh置换型ε氧化铁或Ru置换型ε氧化铁为代表的铂族置换型ε氧化铁用于MAMR、MIMR时，可以易于产生高频磁场与磁矩的共振即所谓的铁磁性共振。由于期待这样的效果，因此作为用于MAMR、MIMR的磁记录介质用磁性材料，采用如吸收毫米波那样的材料，关注到其构成如下。
“一种磁记录介质，所述磁记录介质使用包含被金属元素置换的ε型氧化铁的取向体，并利用作为所使用的磁性材料的所述ε型氧化铁具有的自然共振所带来的毫米波吸收性能，磁记录样式为毫米波辅助磁记录(MIMR)或聚焦型毫米波共振磁记录(F-MIMR)。”
实施例
以下，边参照实施例边更具体地说明本发明。
(实施例1)
(1)Rh置换型ε氧化铁颗粒的调制
调制Rh置换型的ε-Fe2O3晶粒(ε-Rh0.14Fe1.86O3)。
〈工序1〉
调制原料溶液和介孔二氧化硅。
《原料溶液的调制》
将硝酸铑144.5mg和硝酸铁9水和物水1818mg溶解于1.62mL的水中，制成原料溶液。
《介孔二氧化硅的调制》
水72mL、乙醇10.5mL、十六烷基三甲基氯化铵5.1g、三乙醇胺8.2mL在60℃下搅拌后，加入原硅酸四乙酯12.9g。通过在3500rpm下10分钟的离心分离回收沉淀，在大气气氛中600℃下煅烧1小时从而得到介孔二氧化硅。然后，将合成的介孔二氧化硅在60℃的真空烘箱中加热干燥约10小时。
〈工序2〉
将硝酸铁/硝酸铑溶液、甲醇7mL、加热干燥后的介孔二氧化硅2.8g在玛瑙研钵中混合后，在真空烘箱中60℃下干燥11小时。进一步，在大气气氛中600℃下进行1小时的煅烧后，在1200℃下大气气氛中煅烧4小时。
〈工序3〉
将得到的粉末2.278g加入到5M的NaOH水溶液100mL中，搅拌24小时。
〈工序4〉
在3000rpm下进行5分钟的离心分离，废弃上清液。
〈工序5〉
将得到的沉淀与工序3相同地加入到5M的NaOH水溶液100mL中，再次搅拌24小时，在3000rpm下进行5分钟的离心分离，废弃上清液。
〈工序6〉
重复工序5四次之后，使沉淀干燥，从而得到目标Rh置换型ε氧化铁。
(2)Rh置换型ε氧化铁颗粒分散液的调制
除上述Rh置换型ε氧化铁之外，还调制了以下的赋形剂。
《赋形剂的调制》
将乙酰丙酮0.29g、硬脂酸正丁酯0.25g、环己酮49.29g、氨基甲酸酯树脂的甲乙酮和甲苯溶液(UR-8200Toyobo Co.,Ltd.制)34.96g混合，在1150rpm下搅拌7分钟。进一步，添加聚氯乙烯(MR-555Zeon Corporation制)15.8g，在130rpm下搅拌50分钟。在小于200rpm下搅拌一晩(8小时以上)后，加入0.37倍量(体积比)的环己酮，搅拌直至均匀。
在此基础上，在2.0mL螺口瓶(スクリュー管)中加入上述赋形剂0.50mL、甲乙酮与甲苯的混合溶剂(v/v＝1/1，以下也称为mix液)0.40mL、上述Rh置换型ε氧化铁20.05mg。用涡流搅拌器进行1分钟的搅拌后，进行1小时的超声波照射。
然后，在50mL离心管中加入氧化锆球(φ＝0.30mm)10.0g和螺口瓶中的分散液。进一步，加入mix液1.5mL，以1500rpm振荡6小时，从而得到Rh置换型ε氧化铁赋形剂分散液。
(3)作为包含Rh置换型ε氧化铁颗粒的取向膜的磁片的调制
对于作为基体32而准备的25mm×25mm的PET薄膜(lumirror，TorayIndustries,Inc.制)，以双面胶带贴附作为分隔框33而准备的厚度为5mm且内部尺寸为20mm×20mm的钛(Ti)制框。在框中所包围的薄膜上(即区域S上)滴加Rh置换型ε氧化铁赋形剂分散液100μL，向薄膜垂直方向上施加3T(特斯拉)磁场的同时，干燥95小时从而得到膜状的Rh置换型ε氧化铁的取向体(取向膜)。
(4)作为包含Rh置换型ε氧化铁颗粒的取向膜的磁片的磁特性
对于实施例1所述的作为包含Rh置换型ε氧化铁颗粒的取向膜的磁片的磁特性，边参照附图边进行说明。
图5为示出本发明的实施例1中所述的Rh置换型ε氧化铁的粉末X射线衍射(XRD)图的曲线图，(a)为Rh置换型ε氧化铁的粉末的曲线图，(b)为该粉末用光固化树脂固化制备的取向膜的曲线图。
根据XRD测定，合成的Rh置换型ε氧化铁(粉末)的组成是：ε-Rh0.14Fe1.86O3为71％，α-Rh0.24Fe1.76O3为29％(图5(a))。各相的组成比由ICP-MS和ε-Fe2O3与Rh2O3的晶格常数求出。
另一方面，对于得到的取向膜，通过XRD测定和Rietveld分析可知[100]方向沿垂直方向取向(图5(b))。
顺便提及，针对与上述式(1)不同定义的取向度的值如何，以下所示以供参考。作为从图5求出的取向度，存在Lotgering取向度F。该取向度F由下式定义。
F＝(Porient-Pnonorient)/(1-Pnonorient)····式(2)
上述取向度F中，将图5中的I(hkl)设为来自于(hkl)面的峰强度的基础上，当将P设为来自于(200)面的峰强度比时，可得到关系式P＝I(200)/ΣI(hkl)。在此之上，Porient是实施例1中所述的包含Rh置换型ε氧化铁颗粒的取向膜中的P的值，Pnonorient是参考样品即完全未取向时的Rh置换型ε氧化铁颗粒中的P的值。需要说明的是，上述的式(2)中，单晶时为F＝1、未取向多晶时则为F＝0。
在这种条件下计算得出Lotgering取向度F的结果，求得0.96。因此可知，即使由上述式(2)规定取向度，晶体也非常好地向一个方向取向。此外，优选Lotgering取向度F为0.96以上。
图6为示出实施例1中所述的作为包含Rh置换型ε氧化铁的取向膜的磁片的70kOe(5.57×106A/m)时常温(300K)下的磁滞回线(磁化曲线)的图表。
此外，图6是将难磁化轴方向(以下称为面内方向)设为0°，将与其垂直(90°)的方向设为易磁化轴方向(以下称为垂直方向)，将测定磁滞回线的结果叠合进行记录而成。
此处，在图6中，将垂直方向的回线用●作图，将90°(面内方向)的回线用○作图。
需要说明的是，磁滞回线的测定使用Quantum Design,Inc.制的MPMS7的超导量子干涉仪(SQUID)。并且，所测定的磁距的值用氧化铁的质量进行标准化。
由图6可知，向取向膜的垂直方向和面内方向施加外部磁场，测定磁化磁场曲线时，矫顽力(Hc)、饱和磁化强度(Ms)、残余磁化强度(Mr)分别为：垂直方向上Hc＝36kOe、Ms＝7.4emu/g、Mr＝5.5emu/g，面内方向上Hc＝6kOe、Ms＝5.3emu/g、Mr＝0.60emu/g。
而且，根据图6，明确本发明中所述的包含Rh置换型ε氧化铁的取向体发挥Rh置换型ε氧化铁固有的性质。
另外，根据图6中的磁化磁场曲线的测定，求出从垂直方向朝向面内方向的饱和磁化强度、残余磁化强度、矩形比(SQ)的值。在下表中示出该结果。
[表1]
根据上表的结果，明确在实施例1中所述的取向体(磁片)中，由取向度＝SQ(易磁化轴方向即垂直方向)/SQ(难磁化轴方向即面内方向)定义的取向度的值为6.7(＝0.74/0.11)、是超过3.5的值。
需要说明的是，在成型为取向体(磁片)之前时的粉末的矫顽力(Hc)根据该测定而求出为27kOe，7T下的饱和磁化强度(Ms)为7.4emu/g，残余磁化强度(Mr)为3.5emu/g，矩形比(SQ＝Mr/Ms)为0.47。
而且，虽然矫顽力在粉末状态下为27kOe，但通过成型为取向体(磁片)，显著提高至36kOe(面内方向)。此外，作为磁性粉，在用钌置换铁的一部分而成的ε-Fe2O3晶粒(ε-Ru0.007Fe1.993O3)中，与未置换的ε-Fe2O3晶粒相比，虽然是少量的置换，但确认到16％的矫顽力的提高。作为粉末，可观察到与铑置换的ε-Fe2O3相同的矫顽力提高效果，因此认为，同样可以作为微波辅助磁记录或毫米波辅助磁记录用材料进行利用。
其结果，在实施例1中，磁性行为敏锐，且在使用MAMR、MIMR、F-MIMR的方式的磁记录介质中也可以充分应用。而且，即便在实施例1中所述的作为包含Rh置换型ε氧化铁颗粒的取向膜的磁片中，也可以期待以接近单晶的水准提高磁记录密度、提高法拉第效应的效率。
(比较例1)
与本发明人等相关的日本特开2016-135737号的实施例1中得到的包含Ga置换而成的ε型氧化铁磁性颗粒(包含Ga置换型的ε-Fe2O3晶粒(其中，将Ga与Fe的摩尔比表示为Ga：Fe＝x：(2-x)时x＝0.45的情况)的取向体中的取向度是基于实施例所记载的方法进行相同的测定而得出的，但取向度为4.6，与根据本发明的实施例1中所述的取向体的取向度相比，仅停留在低取向度。
附图标记说明
10…振荡部
11…振荡装置
12…容器
13…混合液(分散液)
14…混合用球
20…施加磁场部
21…电磁铁
30…搬送部
31…输送带
32…基体(基板)
33…分隔框

Claims (7)

1.一种取向体，所述取向体包含用铂族元素的至少一种置换ε氧化铁的一部分而成的铂族元素置换型ε氧化铁颗粒作为磁性颗粒，
由取向度＝SQ(易磁化轴方向)/SQ(难磁化轴方向)定义的磁性颗粒的取向度的值超过5.0，
矫顽力超过31kOe。
2.根据权利要求1所述的取向体，所述铂族元素为铑(Rh)或钌(Ru)。
3.一种取向体的制造方法，其具有：
将分散有铂族元素置换型ε氧化铁颗粒的混合溶液注入到规定的基体上的被分隔框分隔的区域内的工序，所述铂族元素置换型ε氧化铁颗粒是用铂族元素的至少一种置换ε氧化铁的一部分而成的；以及
一边向所述区域施加磁场一边去除所述混合溶液的溶剂，得到取向体的工序。
4.一种取向体的制造装置，其具有：
注入功能，将分散有铂族元素置换型ε氧化铁颗粒的混合溶液注入到规定的基体上的被分隔框分隔的区域内，所述铂族元素置换型ε氧化铁颗粒是用铂族元素的至少一种置换ε氧化铁的一部分而成的；以及
施加磁场功能，一边向所述区域施加磁场一边去除所述混合溶液的溶剂。
5.一种使用权利要求1或2所述的取向体的磁记录介质，
所述磁记录介质用于微波辅助磁记录(MAMR)、毫米波辅助磁记录(MIMR)或聚焦型毫米波共振磁记录(F-MIMR)。
6.一种磁记录介质，所述磁记录介质使用包含被金属元素置换的ε型氧化铁的取向体，并利用作为所使用的磁性材料的所述ε型氧化铁具有的自然共振所带来的毫米波吸收性能，磁记录样式为毫米波辅助磁记录(MIMR)或聚焦型毫米波共振磁记录(F-MIMR)。
7.一种取向体，所述取向体包含用铑(Rh)置换ε氧化铁的一部分而成的Rh置换型ε氧化铁颗粒作为磁性颗粒，
由取向度＝SQ(易磁化轴方向)/SQ(难磁化轴方向)定义的磁性颗粒的取向度的值超过3.5，
矫顽力超过31kOe。
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