JP2015153446A - Method for manufacturing high density magnetic recording medium - Google Patents
Method for manufacturing high density magnetic recording medium Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015153446A JP2015153446A JP2014028731A JP2014028731A JP2015153446A JP 2015153446 A JP2015153446 A JP 2015153446A JP 2014028731 A JP2014028731 A JP 2014028731A JP 2014028731 A JP2014028731 A JP 2014028731A JP 2015153446 A JP2015153446 A JP 2015153446A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- magnetic nanoparticles
- magnetic
- recording medium
- magnetic recording
- 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.)
- Pending
Links
Abstract
Description
本発明は、高密度磁気記録システムの実現を可能とする高密度磁気記録媒体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a high-density magnetic recording medium that can realize a high-density magnetic recording system.
磁気記録による情報ストレージ分野は近年の高度情報化社会を支える基盤技術である。磁気記録密度の向上は大容量の情報処理や社会に散在する知の財産の利用を可能とするだけでなく、記録デバイスの小型化及び軽量化によるユビキタスコンピューティング、更には省電力、省材料の点から低環境負荷を促すことになる。現行のハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の磁気記録媒体は、スパッタリング法により作製された磁性薄膜が用いられている。更なる記録媒体の高記録密度化のためには、記録ビット面積の縮小化及び記録ビットの経時に対する記録安定性が求められる。ここで、記録ビット面積の縮小化とは、薄膜を構成する磁性粒子の微細化により実現される技術を示す。 The information storage field using magnetic recording is a fundamental technology that supports the advanced information society in recent years. Increasing the magnetic recording density not only enables large-capacity information processing and the use of intellectual assets scattered throughout society, but also reduces the size and weight of recording devices, and further reduces power consumption and materials. This will promote a low environmental load. The magnetic recording medium of the current hard disk drive (HDD) uses a magnetic thin film produced by a sputtering method. In order to further increase the recording density of the recording medium, a reduction in recording bit area and recording stability over time of the recording bit are required. Here, the reduction of the recording bit area indicates a technique realized by miniaturization of magnetic particles constituting the thin film.
体積に比例する粒子内の磁化方向を保つＫuＶ（Ｋu：一軸結晶磁気異方性エネルギー、Ｖ：磁性粒子体積）は、熱エネルギーｋBＴ（ｋB：ボルツマン定数、Ｔ：使用温度（単位：Ｋ））に比べて数十倍であることが必要であるが、磁性粒子の微細化に伴い、十分な値が得られないため、記録情報の熱安定性がボトルネックになっている（熱擾乱）。熱擾乱を低減させる解決策の一つとして記録ビットの安定性に優れた高い結晶磁気異方性エネルギー（Ｋu）を備えた材料の磁気記録媒体材料への適用が求められている。 K u V (K u : uniaxial crystal magnetic anisotropy energy, V: magnetic particle volume) maintaining the magnetization direction in the particle proportional to the volume is the thermal energy k B T (k B : Boltzmann constant, T: operating temperature) (Unit: K)), but it is necessary to be several tens of times larger, but with the miniaturization of magnetic particles, a sufficient value cannot be obtained, so the thermal stability of recorded information becomes a bottleneck. Yes (heat disturbance). As one of the solutions for reducing thermal disturbance, application of a material having high crystal magnetic anisotropy energy (K u ) excellent in recording bit stability to a magnetic recording medium material is required.
上記課題を解決するために、本発明者らは、特開２００９−０３５７６９号公報（特許文献１）において、均一な形状、粒径及び磁気特性を有するＦｅＰｔナノ粒子の作製方法及び配列方法を提案している。しかしながら、ナノ粒子の特性を最大に発揮させた磁気記録媒体を実現するためには、均一な形状、粒径及び磁気特性を有するナノ粒子の作製と共に、磁性ナノ粒子を、基板上に安定な状態で、効率よく配列する技術の確立が不可欠である。 In order to solve the above problems, the present inventors have proposed a method for producing and arranging FePt nanoparticles having a uniform shape, particle size and magnetic properties in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-035769 (Patent Document 1). doing. However, in order to realize a magnetic recording medium that maximizes the properties of the nanoparticles, in addition to the production of nanoparticles having a uniform shape, particle size and magnetic properties, the magnetic nanoparticles are in a stable state on the substrate. Therefore, it is indispensable to establish a technique for arranging efficiently.
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、基板上に磁性ナノ粒子を微細に区画して安定に配列させた高密度磁気記録媒体を効率よく製造することができる方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method capable of efficiently producing a high-density magnetic recording medium in which magnetic nanoparticles are finely partitioned and stably arranged on a substrate. To do.
本発明者らは、特開２０１１−１６５２９９号公報（特許文献３）において、基板表面部に磁性ナノ粒子の集合体が区画されて配列した高密度磁気記録媒体を製造する方法として、微小凹陥部の内表面のみに有機コーティング剤分子の単分子膜を形成し、この単分子膜に磁性ナノ粒子を結合させて磁性ナノ粒子を固定する方法や、微小凹陥部の内表面を含む基板表面に有機コーティング剤分子の単分子膜を形成し、この単分子膜に磁性ナノ粒子を結合させて磁性ナノ粒子を固定した後、微小凹陥部の内表面以外で固定された磁性ナノ粒子を除去する方法を提案したが、これらの方法では、基板上の特定の範囲に限定して、単分子膜の形成や磁性ナノ粒子の除去の処理を実施する操作が必要である。そのためには、範囲を特定して単分子膜を形成する工程や、一旦、基板表面全体に単分子膜を形成してから又は磁性ナノ粒子を固定してから、不要な範囲の単分子膜や磁性ナノ粒子を除去する工程が必要である。そのため、これらの製造方法には、工程の効率化を検討する余地があった。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-165299 (Patent Document 3), the present inventors have disclosed a method of manufacturing a high-density magnetic recording medium in which aggregates of magnetic nanoparticles are partitioned and arranged on a substrate surface. A monomolecular film of organic coating agent molecules is formed only on the inner surface of the substrate, and magnetic nanoparticles are bonded to the monomolecular film to fix the magnetic nanoparticles, or organic on the substrate surface including the inner surface of the microrecess. A method of forming a monolayer of coating agent molecules, bonding magnetic nanoparticles to the monolayer and immobilizing the magnetic nanoparticles, and then removing the magnetic nanoparticles immobilized outside the inner surface of the microrecess. Although proposed, these methods require operations for carrying out the process of forming a monomolecular film and removing magnetic nanoparticles only within a specific range on the substrate. For that purpose, a step of forming a monomolecular film by specifying a range, a monomolecular film of an unnecessary range after forming a monomolecular film on the entire substrate surface or fixing magnetic nanoparticles, A step of removing the magnetic nanoparticles is necessary. Therefore, these manufacturing methods have room for studying process efficiency.
そこで、本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、基板上に形成された複数の溝及び／又は凹陥部に磁性ナノ粒子の集合体が区画されて配列した高密度磁気記録媒体を、基板に複数の溝及び／又は凹陥部を形成し、複数の溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面の双方に有機コーティング剤分子の単分子膜を形成し、双方の面の単分子膜に、磁性ナノ粒子又は磁性ナノ粒子と化学結合した連結分子を含む分散液を接触させ、溝及び／又は凹陥部の内表面に形成された単分子膜に選択的に、磁性ナノ粒子又は連結分子を結合させて、溝及び／又は凹陥部内に選択的に磁性ナノ粒子を固定することにより製造すれば、溝及び／又は凹陥部の内表面のみに単分子膜を形成する操作や、溝及び／又は凹陥部の内表面のみに分散液を接触させる操作や、内表面に隣接する面に形成された単分子膜又は内表面に隣接する面に固定化された磁性ナノ粒子を除去する操作などのような煩雑な操作を実施することなく、単に、双方の面に単分子膜を形成し、双方の面の単分子膜に分散液を接触させて、溝及び／又は凹陥部内に選択的に磁性ナノ粒子を固定でき、基板上に磁性ナノ粒子を微細に区画して安定に配列させた高密度磁気記録媒体を効率よく製造することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 Therefore, as a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have made a high density in which a collection of magnetic nanoparticles is partitioned and arranged in a plurality of grooves and / or recesses formed on the substrate. In a magnetic recording medium, a plurality of grooves and / or recesses are formed on a substrate, and a monomolecular film of organic coating agent molecules is formed on both the inner surface of the plurality of grooves and / or recesses and a surface adjacent to the inner surface. The monomolecular film formed on both sides is brought into contact with a dispersion containing a magnetic nanoparticle or a linking molecule chemically bonded to the magnetic nanoparticle, and the monomolecular film formed on the inner surface of the groove and / or the recess is formed. If the magnetic nanoparticles or the connecting molecules are selectively bonded and the magnetic nanoparticles are selectively fixed in the grooves and / or the recesses, the single molecules are formed only on the inner surfaces of the grooves and / or the recesses. The operation of forming a film, the inside of a groove and / or a recess Complex operations such as the operation of bringing the dispersion into contact with only the surface, or the operation of removing the monomolecular film formed on the surface adjacent to the inner surface or the magnetic nanoparticles immobilized on the surface adjacent to the inner surface The magnetic nanoparticles can be selectively fixed in the groove and / or the recess by simply forming a monomolecular film on both sides and bringing the dispersion into contact with the monomolecular film on both sides. The inventors have found that a high-density magnetic recording medium in which magnetic nanoparticles are finely partitioned and stably arranged on a substrate can be efficiently produced, and the present invention has been completed.
従って、本発明は下記の高密度磁気記録媒体の製造方法を提供する。
請求項１：
基板上に形成された複数の溝及び／又は凹陥部に磁性ナノ粒子の集合体が区画されて配列した高密度磁気記録媒体を製造する方法であって、
基板に複数の溝及び／又は凹陥部を形成する工程、
上記複数の溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面に、分子鎖の一端側に上記基板と化学結合し得る官能基、他端側に上記基板と化学結合せず、磁性ナノ粒子又は磁性ナノ粒子と化学結合した連結分子と化学結合し得る官能基を有する有機コーティング剤を接触させて、上記内表面及び該内表面に隣接する面の双方に有機コーティング剤分子の単分子膜を形成する工程、
上記双方の面の単分子膜に、磁性ナノ粒子又は磁性ナノ粒子と化学結合した連結分子を含む分散液を接触させ、上記溝及び／又は凹陥部の内表面に形成された単分子膜に選択的に、上記他端側の官能基と磁性ナノ粒子又は連結分子とを結合させて、上記溝及び／又は凹陥部内に選択的に磁性ナノ粒子を固定する工程
を含むことを特徴とする高密度磁気記録媒体の製造方法。
請求項２：
上記磁性ナノ粒子がＦｅＰｔ磁性ナノ粒子又はＣｏＰｔ磁性ナノ粒子であることを特徴とする請求項１記載の高密度磁気記録媒体の製造方法。
請求項３：
上記単分子膜が、上記一端側の官能基がアルコキシシラニル基、シラノール基又はヒドロキシル基であり、上記他端側の官能基がチオール基、アミノ基、シアノ基又はカルボキシル基である有機コーティング剤の単分子膜であることを特徴とする請求項１又は２記載の高密度磁気記録媒体の製造方法。
請求項４：
上記分散液が、磁性ナノ粒子又は連結分子が化学結合した磁性ナノ粒子と、常温で液体である上記磁性ナノ粒子の分散剤と、有機溶媒とを含み、磁性ナノ粒子の濃度が１〜２０ｇ／Ｌ、分散剤の濃度が５〜５０ｍＬ／Ｌであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の高密度磁気記録媒体の製造方法。
請求項５：
上記分散剤が、オレイン酸及びオレイルアミンから選ばれることを特徴とする請求項４記載の高密度磁気記録媒体の製造方法。
請求項６：
上記磁性ナノ粒子の平均粒子径が３〜２０ｎｍであることを特徴とする請求項４又は５記載の高密度磁気記録媒体の製造方法。
請求項７：
上記溝の幅が２０〜５００ｎｍ、深さが１０〜５００ｎｍであり、上記凹陥部の口径が２０〜５００ｎｍ、深さが１０〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項６記載の高密度磁気記録媒体の製造方法。
Accordingly, the present invention provides the following high-density magnetic recording medium manufacturing method.
Claim 1:
A method of manufacturing a high-density magnetic recording medium in which a collection of magnetic nanoparticles is partitioned and arranged in a plurality of grooves and / or recesses formed on a substrate,
Forming a plurality of grooves and / or recesses in the substrate;
The inner surface of the plurality of grooves and / or recesses and a surface adjacent to the inner surface, a functional group capable of chemically bonding to the substrate on one end side of the molecular chain, and not chemically bonding to the substrate on the other end side, An organic coating agent having a functional group capable of chemically bonding to a magnetic nanoparticle or a linking molecule chemically bonded to the magnetic nanoparticle is brought into contact, and a single organic coating agent molecule is formed on both the inner surface and the surface adjacent to the inner surface. Forming a molecular film;
Select a monomolecular film formed on the inner surface of the groove and / or recess by contacting the monomolecular film on both surfaces with a dispersion containing magnetic nanoparticles or linking molecules chemically bonded to the magnetic nanoparticles. In particular, the method includes a step of selectively fixing the magnetic nanoparticles in the groove and / or the recess by bonding the functional group on the other end side to the magnetic nanoparticles or the linking molecule. A method of manufacturing a magnetic recording medium.
Claim 2:
2. The method for producing a high-density magnetic recording medium according to claim 1, wherein the magnetic nanoparticles are FePt magnetic nanoparticles or CoPt magnetic nanoparticles.
Claim 3:
In the monomolecular film, the organic coating agent in which the functional group on one end side is an alkoxysilanyl group, silanol group or hydroxyl group, and the functional group on the other end side is a thiol group, amino group, cyano group or carboxyl group The method for producing a high-density magnetic recording medium according to claim 1, wherein the monomolecular film is a monomolecular film.
Claim 4:
The dispersion includes magnetic nanoparticles or magnetic nanoparticles chemically coupled with a linking molecule, a dispersant for the magnetic nanoparticles that is liquid at room temperature, and an organic solvent, and the concentration of the magnetic nanoparticles is 1 to 20 g / The method for producing a high-density magnetic recording medium according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration of L and the dispersant is 5 to 50 mL / L.
Claim 5:
The method for producing a high-density magnetic recording medium according to claim 4, wherein the dispersant is selected from oleic acid and oleylamine.
Claim 6:
6. The method for producing a high density magnetic recording medium according to claim 4, wherein the magnetic nanoparticles have an average particle diameter of 3 to 20 nm.
Claim 7:
7. The high-density magnetic recording according to claim 6, wherein the groove has a width of 20 to 500 nm, a depth of 10 to 500 nm, a diameter of the recessed portion of 20 to 500 nm, and a depth of 10 to 500 nm. A method for producing a medium.
本発明によれば、基板上に磁性ナノ粒子を微細に区画して、安定に、かつ効率よく配列させて、高密度磁気記録媒体を製造することができる。このような高密度磁気記録媒体は、それを適用した高密度磁気記録システムの提供を可能とする。 According to the present invention, it is possible to manufacture a high-density magnetic recording medium by finely partitioning magnetic nanoparticles on a substrate and arranging them stably and efficiently. Such a high-density magnetic recording medium can provide a high-density magnetic recording system to which the medium is applied.
以下、本発明について、更に詳しく説明する。
本発明の高密度磁気記録媒体は、基板上に形成された複数の溝及び／又は凹陥部に磁性ナノ粒子の集合体が区画されて配列したものであり、磁性体が形成される基板には、その表面部に複数の溝及び／又は凹陥部が配列して形成され、これら各々の溝及び／又は凹陥部は互いに他の溝及び／又は凹陥部と隔離して形成されており、この溝及び／又は凹陥部内に磁性体として磁性ナノ粒子の集合体を形成することにより、基板表面部に磁性ナノ粒子の集合体が区画され、互いの集合体が隔離されて配列された構造となっている。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The high-density magnetic recording medium of the present invention has a plurality of grooves and / or recesses formed on a substrate and an array of magnetic nanoparticles divided and arranged on the substrate on which the magnetic material is formed. A plurality of grooves and / or recesses are formed on the surface portion, and each groove and / or recess is formed separately from other grooves and / or recesses. In addition, by forming an aggregate of magnetic nanoparticles as a magnetic material in the recessed portion, the aggregate of magnetic nanoparticles is partitioned on the surface of the substrate, and each aggregate is isolated and arranged. Yes.
基板には、複数の溝及び／又は凹陥部を形成する。基板上の磁性体が形成される溝としては、複数の溝が基板の表面部に並列に設けられたものが挙げられる。このような溝を有する基板として具体的には、例えば、図１に示されるようなものが挙げられる。図１に示される基板では、基板１の上面部に、幅方向の縦断面が長方形等の四角形状の溝１１が平行に設けられている。図１は基板の一部を示すものであり、溝の数は、これらに限定されず、高容量の磁気記録を達成するために、多数の溝が形成される。 A plurality of grooves and / or recesses are formed in the substrate. As a groove | channel in which the magnetic body on a board | substrate is formed, the groove | channel provided in parallel with the surface part of the board | substrate is mentioned. Specific examples of the substrate having such a groove include those shown in FIG. In the substrate shown in FIG. 1, a rectangular groove 11 such as a rectangular longitudinal section in the width direction is provided in parallel on the upper surface portion of the substrate 1. FIG. 1 shows a part of a substrate, and the number of grooves is not limited to these, and a large number of grooves are formed in order to achieve high-capacity magnetic recording.
また、基板上の磁性体が形成される凹陥部としては、複数の凹陥部が基板の表面部に、互いに他の凹陥部と隔離して設けられたものを挙げることもできる。このような凹陥部を有する基板として具体的には、例えば、図２に示されるようなものが挙げられる。図２に示される基板では、基板１の上面部に、縦断面及び横断面がいずれも長方形等の四角形状の凹陥部１２が基板の表面に沿って（水平方向に）略等間隔に設けられている。図２は基板の一部を示すものであり、凹陥部の数は、これらに限定されず、高容量の磁気記録を達成するために、多数の凹陥部が形成される。 In addition, examples of the recessed portion in which the magnetic material on the substrate is formed may include a plurality of recessed portions provided on the surface portion of the substrate so as to be isolated from each other. Specific examples of the substrate having such a recessed portion include those shown in FIG. In the substrate shown in FIG. 2, quadrangular recesses 12 having a vertical cross section and a horizontal cross section that are both rectangular are provided on the upper surface of the substrate 1 at substantially equal intervals along the surface of the substrate (in the horizontal direction). ing. FIG. 2 shows a part of the substrate, and the number of recesses is not limited to these, and a large number of recesses are formed in order to achieve high-capacity magnetic recording.
基板の材料としては、Ｓｉ、酸化ケイ素、石英ガラス、アモルファスガラス、Ａｌ、酸化アルミナ等が挙げられるが、特にＳｉが好ましい。 Examples of the material for the substrate include Si, silicon oxide, quartz glass, amorphous glass, Al, and alumina oxide. Si is particularly preferable.
溝及び凹陥部は、ＵＶ−ナノインプリントリソグラフィ等のナノインプリント法、電子線等によるフォトリソグラフィ法などの公知の手法により形成することができる。 The groove and the recessed portion can be formed by a known method such as a nanoimprint method such as UV-nanoimprint lithography or a photolithography method using an electron beam.
溝及び凹陥部をナノインプリント法で形成する方法としては、例えば、図３に示される方法が挙げられる。図３は、基板の縦断面図であり、溝又は凹陥部をナノインプリント法で形成する工程を示す。まず、図３（Ａ）に示されるように、Ｓｉ等の基板１０の上面に、未硬化の樹脂組成物５をスピンコート法などにより塗布する。樹脂組成物としては紫外線硬化型のものが好適に用いられる。次に、図３（Ｂ）に示されるような、溝又は凹陥部を形成する部位に突出部６１が形成されたモールド６を、図３（Ｃ）に示されるように、基板１０上の樹脂組成物５に押し付けて、突出部６１と基板１０とを接触又は近接させ、この状態で、樹脂組成物５を硬化させる。紫外線硬化型樹脂組成物を用いる場合、モールドを例えば石英ガラス等の紫外線を透過する材料で形成すると、効果的である。 As a method for forming the groove and the recessed portion by the nanoimprint method, for example, a method shown in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the substrate, showing a process of forming a groove or a recessed portion by a nanoimprint method. First, as shown in FIG. 3A, an uncured resin composition 5 is applied to the upper surface of a substrate 10 such as Si by a spin coat method or the like. As the resin composition, an ultraviolet curing type is suitably used. Next, as shown in FIG. 3 (B), the mold 6 in which the protruding portion 61 is formed at the site where the groove or the recessed portion is formed is replaced with the resin on the substrate 10 as shown in FIG. 3 (C). By pressing against the composition 5, the protrusion 61 and the substrate 10 are brought into contact with or close to each other, and the resin composition 5 is cured in this state. When using an ultraviolet curable resin composition, it is effective to form the mold with a material that transmits ultraviolet rays, such as quartz glass.
次に、モールド６を外すと、図３（Ｄ）に示されるように、溝又は凹陥部を形成する部位以外に、硬化した樹脂層５１が形成される。通常、このままでは、溝又は凹陥部を形成する部位が薄い樹脂層で被覆されているので、酸素プラズマ等を用いた異方性ドライエッチングなどで、溝又は凹陥部を形成する部位の樹脂層を除去して、基板１０の表面を露出させる。 Next, when the mold 6 is removed, as shown in FIG. 3D, the cured resin layer 51 is formed in addition to the portion where the groove or the recessed portion is formed. Usually, since the part where the groove or the recessed part is formed is covered with a thin resin layer, the resin layer at the part where the groove or the recessed part is formed is formed by anisotropic dry etching using oxygen plasma or the like. By removing, the surface of the substrate 10 is exposed.
次に、図３（Ｅ）に示されるような、溝又は凹陥部を形成する部位が露出し、他の部分が樹脂層５１で被覆された基板１０に、例えば、ＳＦ6を用いた異方性ドライエッチングなどで、図３（Ｆ）に示されるように基板１０を掘り込んで溝１１又は凹陥部１２を形成し、樹脂層５１を剥離することにより、図３（Ｇ）で示されるような溝１１又は凹陥部１２が形成された基板１が得られる。 Next, as shown in FIG. 3 (E), exposed portions to form a groove or recess, the other part is the substrate 10 covered with the resin layer 51, for example, using the SF 6 anisotropically As shown in FIG. 3G, the substrate 10 is dug to form the groove 11 or the recessed portion 12 and the resin layer 51 is peeled off by etching dry etching or the like. Thus, the substrate 1 on which the groove 11 or the recessed portion 12 is formed is obtained.
溝及び凹陥部の形状及びサイズは、目的に応じて適宜設定すればよいが、溝の幅及び開口部の口径（開口部の最大幅）は、いずれも２０〜５００ｎｍ、特に２０〜１００ｎｍであることが好ましい。また、溝及び凹陥部の深さは、いずれも１０〜５００ｎｍ、特に１０〜５０ｎｍ、とりわけ１０〜２０ｎｍであることが好ましい。更に、溝の間隔（近接する溝の辺縁間の距離、特に、該距離のうち最も近い部分と最も遠い部分の双方）、及び凹陥部の間隔（近接する凹陥部の辺縁間の距離、特に、該距離のうち最も近い部分と最も遠い部分の双方）は、いずれも６０〜５００ｎｍ、特に１５０〜３００ｎｍであることが好ましい。 The shape and size of the groove and the recessed portion may be appropriately set according to the purpose, but the width of the groove and the diameter of the opening (maximum width of the opening) are both 20 to 500 nm, particularly 20 to 100 nm. It is preferable. Moreover, it is preferable that the depth of a groove | channel and a recessed part is 10-500 nm, especially 10-50 nm, especially 10-20 nm. Further, the groove interval (distance between adjacent groove edges, particularly both the nearest and farthest part of the distance), and the recess interval (distance between the edges of adjacent recesses, In particular, both the nearest part and the farthest part of the distance are preferably 60 to 500 nm, particularly 150 to 300 nm.
本発明に用いる磁性ナノ粒子としては、強磁性材料であれば特に制限はなく、例えばＦｅＰｔ磁性ナノ粒子、ＣｏＰｔ磁性ナノ粒子などが好適に使用できる。上記磁性ナノ粒子（一次粒子）の平均粒子径は、３〜２０ｎｍであることが好ましく、特に４〜１０ｎｍ、更には５〜７ｎｍであることが好ましい。なお、この平均粒子径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像等の電子顕微鏡像から算出することができる。また、この磁性ナノ粒子は、平均粒子径が、溝の幅又は開口部の口径（開口部の最大幅）の１．５〜３３％、特に３．５〜１２％のものを用いることが好ましい。 The magnetic nanoparticles used in the present invention are not particularly limited as long as they are ferromagnetic materials. For example, FePt magnetic nanoparticles, CoPt magnetic nanoparticles, and the like can be suitably used. The average particle diameter of the magnetic nanoparticles (primary particles) is preferably 3 to 20 nm, particularly 4 to 10 nm, more preferably 5 to 7 nm. The average particle diameter can be calculated from an electron microscope image such as a transmission electron microscope (TEM) image. Further, it is preferable to use magnetic nanoparticles having an average particle diameter of 1.5 to 33%, particularly 3.5 to 12% of the groove width or the aperture diameter (maximum width of the opening). .
また、本発明で用いられる磁性ナノ粒子は特に限定されないが、例えば、特開２００９−０３５７６９号公報（特許文献１）に記載されたものが挙げられる。 Further, the magnetic nanoparticles used in the present invention are not particularly limited, and examples thereof include those described in JP-A-2009-035769 (Patent Document 1).
ＦｅＰｔ磁性ナノ粒子は、例えば、Ｐｔ化合物と還元剤と第１の粒子分散剤とを含む溶媒溶液から還元反応により金属Ｐｔ核粒子を生成させる工程（工程ａ）、金属Ｐｔ核粒子を生成させた後の溶媒溶液に、Ｆｅ化合物及び第２の粒子分散剤を添加、好ましくはＦｅ化合物を添加してＦｅ化合物を溶解させた後に第２の粒子分散剤を添加して、金属Ｐｔ核粒子上に金属Ｆｅを析出させる（工程ｂ）、金属Ｆｅが析出して生成したＦｅとＰｔとを含むナノ粒子を、反応液中で１８５〜３２０℃、好ましくは２２５〜２７５℃、特に好ましくは２４５〜２５５℃の温度で熟成する（工程ｃ）により得ることができる。 In the FePt magnetic nanoparticle, for example, a step of generating metal Pt core particles by a reduction reaction from a solvent solution containing a Pt compound, a reducing agent, and a first particle dispersant (step a), a metal Pt core particle was generated. The Fe solvent and the second particle dispersant are added to the subsequent solvent solution, preferably the Fe compound is added to dissolve the Fe compound, and then the second particle dispersant is added to the metal Pt core particles. Metal nanoparticles are precipitated (step b), and nanoparticles containing Fe and Pt produced by precipitation of metal Fe are 185 to 320 ° C., preferably 225 to 275 ° C., particularly preferably 245 to 255, in the reaction solution. It can be obtained by aging at a temperature of ° C. (step c).
ここで、上記工程ａ〜ｃについて説明する。
工程ａは、Ｐｔ化合物と還元剤と第１の粒子分散剤とを含む溶媒溶液から還元反応により金属Ｐｔ核粒子を生成させる工程である。Ｐｔ化合物としては、例えばＰｔアセチルアセトナート、Ｐｔエトキシド（Ｐｔ（ＯＥｔ）2）などを用いることができる。また、還元剤としては、１−オクタデセン等の炭素数１６〜１８の不飽和炭化水素（直鎖状のものが好ましく、また片末端に二重結合を有するものが好ましい）、１，２−ヘキサデカンジオール等の炭素数１６〜１８の飽和炭化水素ジオール（飽和炭化水素基が直鎖状のものが好ましく、また１，２−位に各々ヒドロキシル基を有するものが好ましい）などを用いることができる。
Here, the steps a to c will be described.
Step a is a step of generating metal Pt core particles by a reduction reaction from a solvent solution containing a Pt compound, a reducing agent, and a first particle dispersant. As the Pt compound, for example, Pt acetylacetonate, Pt ethoxide (Pt (OEt) 2 ) and the like can be used. Further, as the reducing agent, unsaturated hydrocarbons having 16 to 18 carbon atoms such as 1-octadecene (preferably linear hydrocarbons and those having a double bond at one end), 1,2-hexadecane. Saturated hydrocarbon diols having 16 to 18 carbon atoms such as diol (saturated hydrocarbon groups are preferably linear and those having a hydroxyl group at the 1,2-position are preferred) and the like can be used.
一方、第１の粒子分散剤は、生成した金属Ｐｔの凝集を抑制する作用を有するものが好ましく、例えば、オレイン酸等の炭素数３〜１８の直鎖不飽和脂肪酸、Ｎ−２−ビニルピロリドンなどを用いることができる。 On the other hand, the first particle dispersant preferably has an action of suppressing aggregation of the produced metal Pt. For example, a linear unsaturated fatty acid having 3 to 18 carbon atoms such as oleic acid, N-2-vinylpyrrolidone, etc. Etc. can be used.
Ｐｔ化合物、還元剤及び第１の粒子分散剤は、溶媒に溶解させた溶液として用いられる。この溶媒としては、ベンジルエーテル、オクチルエーテル等のエーテル類、テトラエチレングリコール等のグリコール類、ノナデカン等の炭素数１８〜２０の飽和炭化水素などの有機溶媒を用いることが好ましい。 The Pt compound, the reducing agent, and the first particle dispersant are used as a solution dissolved in a solvent. As the solvent, it is preferable to use an organic solvent such as ethers such as benzyl ether and octyl ether, glycols such as tetraethylene glycol, and saturated hydrocarbons having 18 to 20 carbon atoms such as nonadecane.
なお、溶媒溶液に溶解させるＰｔ化合物の濃度はＰｔ基準で０．４５〜０．６５ｍｍｏｌ／Ｌ、特に０．５０〜０．５５ｍｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。また、溶媒溶液に溶解させる還元剤の濃度は１．２〜１．８ｍｍｏｌ／Ｌ、特に１．５〜１．６ｍｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。一方、溶媒溶液に溶解させる第１の粒子分散剤の濃度は０．９０〜１．５ｍｍｏｌ／Ｌ、特に１．０〜１．２ｍｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。 The concentration of the Pt compound dissolved in the solvent solution is preferably 0.45 to 0.65 mmol / L, particularly 0.50 to 0.55 mmol / L, based on Pt. Moreover, it is preferable that the density | concentration of the reducing agent dissolved in a solvent solution shall be 1.2-1.8 mmol / L, especially 1.5-1.6 mmol / L. On the other hand, the concentration of the first particle dispersant dissolved in the solvent solution is preferably 0.90 to 1.5 mmol / L, particularly 1.0 to 1.2 mmol / L.
このＰｔ化合物、還元剤及び第１の粒子分散剤を溶解させた溶媒溶液を、例えば６０〜２７５℃、特に８０〜１００℃にして、必要に応じて攪拌しながら加熱することにより、Ｐｔ化合物（Ｐｔイオン）が還元剤により還元されて、金属Ｐｔ核粒子が生成する。この反応時間は、通常５〜１０分間とすることが好ましい。なお、この工程で、金属Ｐｔ核粒子が生成するが、この段階でＰｔ化合物（Ｐｔイオン）の全てが金属Ｐｔ核粒子として生成する必要はなく、一部は残っていてもよい。残留したＰｔ化合物（Ｐｔイオン）は、後の工程において更に金属Ｐｔとして析出させることができる。 The solvent solution in which the Pt compound, the reducing agent, and the first particle dispersant are dissolved is, for example, 60 to 275 ° C., particularly 80 to 100 ° C. Pt ions) are reduced by a reducing agent, and metal Pt core particles are generated. This reaction time is usually preferably 5 to 10 minutes. In this step, metal Pt nucleus particles are generated, but it is not necessary that all of the Pt compounds (Pt ions) are generated as metal Pt nucleus particles at this stage, and some of them may remain. The remaining Pt compound (Pt ion) can be further deposited as metal Pt in a later step.
工程ｂは、金属Ｐｔ核粒子を生成させた後の溶媒溶液に、Ｆｅ化合物及び第２の粒子分散剤を添加、好ましくはＦｅ化合物を添加してＦｅ化合物を溶解させた後に第２の粒子分散剤を添加して、金属Ｐｔ核粒子上に金属Ｆｅを析出させる工程である。Ｆｅ化合物としては、例えば鉄カルボニル、鉄アセチルアセトナート、鉄エトキシドなどを用いることができる。 In step b, the Fe compound and the second particle dispersant are added to the solvent solution after generating the metal Pt core particles, preferably the Fe compound is added to dissolve the Fe compound, and then the second particle dispersion is performed. In this step, an agent is added to deposit metal Fe on the metal Pt core particles. As the Fe compound, for example, iron carbonyl, iron acetylacetonate, iron ethoxide and the like can be used.
一方、第２の粒子分散剤は、生成した金属Ｆｅの凝集を抑制する作用を有するものが好ましく、例えば、オレイルアミン等の炭素数１６〜１８の直鎖不飽和脂肪族アミンなどを用いることができる。 On the other hand, the second particle dispersant preferably has an action of suppressing aggregation of the produced metallic Fe, and for example, a linear unsaturated aliphatic amine having 16 to 18 carbon atoms such as oleylamine can be used. .
溶媒溶液に添加するＦｅ化合物の濃度はＦｅ基準で０．９５〜１．１５ｍｍｏｌ／Ｌ、特に０．９９〜１．０９ｍｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。一方、溶媒溶液に添加する第２の粒子分散剤の濃度は０．９０〜１．５ｍｍｏｌ／Ｌ、特に１．０〜１．２ｍｍｏｌ／Ｌとすることが好ましい。 The concentration of the Fe compound added to the solvent solution is preferably 0.95 to 1.15 mmol / L, particularly 0.99 to 1.09 mmol / L, based on Fe. On the other hand, the concentration of the second particle dispersant added to the solvent solution is preferably 0.90 to 1.5 mmol / L, particularly 1.0 to 1.2 mmol / L.
このＦｅ化合物及び第２の粒子分散剤を溶解させた溶媒溶液を、例えば１００〜１４０℃、特に１１５〜１２５℃で必要に応じて攪拌することにより、金属Ｐｔ核粒子上に金属Ｆｅが析出する。この反応時間は、通常５〜１５分間とすることが好ましい。なお、この工程で、金属Ｆｅが析出するが、この段階でＦｅ化合物の全てが金属Ｆｅとして析出する必要はなく、一部は残っていてもよい。残留したＦｅ化合物は、後の工程において更に金属Ｆｅとして析出させることができる。 By stirring the solvent solution in which the Fe compound and the second particle dispersant are dissolved, for example, at 100 to 140 ° C., particularly 115 to 125 ° C. as necessary, metal Fe is deposited on the metal Pt core particles. . This reaction time is usually preferably 5 to 15 minutes. In this step, metal Fe is precipitated. At this stage, not all of the Fe compound needs to be precipitated as metal Fe, and a part of the Fe compound may remain. The remaining Fe compound can be further precipitated as metallic Fe in a later step.
工程ｃは、金属Ｆｅが析出して生成したＦｅとＰｔとを含むナノ粒子を、反応液中で１８５〜３２０℃、好ましくは２２５〜２７５℃、特に好ましくは２４５〜２５５℃の温度で熟成する工程である。この工程により、Ｐｔ原子とＦｅ原子とが相互拡散して合金化され、ＰｔとＦｅとの合金であるＦｅＰｔナノ粒子が生成する。この熟成時間は、短すぎると十分な拡散がなされないおそれがあり、また、長すぎるとＦｅＰｔナノ粒子の凝集を引き起こすおそれがあるため、３０〜３００分間、特に１１０〜１３０分間とすることが好ましい。 In step c, nanoparticles containing Fe and Pt produced by precipitation of metallic Fe are aged in the reaction solution at a temperature of 185 to 320 ° C, preferably 225 to 275 ° C, particularly preferably 245 to 255 ° C. It is a process. By this step, Pt atoms and Fe atoms are interdiffused and alloyed, and FePt nanoparticles that are an alloy of Pt and Fe are generated. If this aging time is too short, sufficient diffusion may not be achieved, and if it is too long, it may cause aggregation of FePt nanoparticles. Therefore, it is preferably 30 to 300 minutes, particularly 110 to 130 minutes. .
なお、上記工程ａ〜工程ｃは、酸化成分の生成を防ぐためにいずれもアルゴン等の不活性ガス若しくは窒素ガス雰囲気又はこれらのガスに対して数パーセントの水素を含んだ還元雰囲気で実施することが好ましい。 In addition, in order to prevent generation | occurrence | production of an oxidation component, all of said process a-process c should be implemented by the reducing atmosphere containing several percent hydrogen with respect to inert gas or nitrogen gas atmosphere, such as argon, or these gases. preferable.
熟成後の反応液は、必要に応じて溶媒交換をして、磁性ナノ粒子が分散した分散液とすることができるが、ろ過等の常法に従い、生成したＦｅＰｔナノ粒子を一旦分離し、再び分散媒を加えて分散液とすることも可能である。特に、遠心分離によりＦｅＰｔナノ粒子を溶液から分離する際、例えば、溶媒の作用によるＦｅＰｔナノ粒子の凝集・再分散を利用して、微小な粒子を除去することが可能であり、これにより、粒子径分布がより揃ったＦｅＰｔナノ粒子とすることが可能である。更に、必要に応じて、磁性ナノ粒子の表面に、磁性ナノ粒子から離間する側に、後述する有機コーティング剤分子の他端側の官能基と化学結合し得る官能基を有する連結分子を結合させておくことも好適である。 The reaction solution after aging can be changed to a dispersion in which the magnetic nanoparticles are dispersed by exchanging the solvent as necessary. According to a conventional method such as filtration, the produced FePt nanoparticles are once separated and again It is also possible to add a dispersion medium to form a dispersion. In particular, when separating FePt nanoparticles from a solution by centrifugation, for example, it is possible to remove fine particles by utilizing aggregation and redispersion of FePt nanoparticles by the action of a solvent. FePt nanoparticles having a more uniform diameter distribution can be obtained. Furthermore, if necessary, a linking molecule having a functional group capable of chemically bonding to a functional group on the other end side of the organic coating agent molecule described later is bonded to the surface of the magnetic nanoparticle on the side away from the magnetic nanoparticle. It is also preferable to keep it.
また、合金化後のＦｅＰｔナノ粒子に、更に、４００℃以上、好ましくは５００℃以上、より好ましくは５５０℃、更に好ましくは６００℃以上でアニール処理を施すことが可能である。アニール処理温度の上限は特に限定されないが、好ましくは９００℃以下、より好ましくは８００℃以下、更に好ましくは７００℃以下、特に好ましくは６５０℃以下である。また、アニール処理は、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、窒素ガス雰囲気下、又はアルゴン等の不活性ガス若しくは窒素ガス中に、水素ガスを１〜５容量％、特に２〜３容量％含む還元雰囲気下で処理することが好ましく、処理時間は０．５〜１０時間、特に２．５〜３．５時間とすることが好ましい。また、合金化後のＦｅＰｔナノ粒子のアニール処理は、溝及び／又は凹陥部内に固定した後に実施することもできる。 The alloyed FePt nanoparticles can be further annealed at 400 ° C. or higher, preferably 500 ° C. or higher, more preferably 550 ° C., and still more preferably 600 ° C. or higher. The upper limit of the annealing temperature is not particularly limited, but is preferably 900 ° C. or lower, more preferably 800 ° C. or lower, still more preferably 700 ° C. or lower, and particularly preferably 650 ° C. or lower. In addition, the annealing treatment is a reduction containing 1 to 5% by volume, particularly 2 to 3% by volume of hydrogen gas in an inert gas atmosphere such as argon, a nitrogen gas atmosphere, or an inert gas or nitrogen gas such as argon. The treatment is preferably performed under an atmosphere, and the treatment time is preferably 0.5 to 10 hours, particularly 2.5 to 3.5 hours. Moreover, the annealing treatment of the FePt nanoparticles after alloying can be performed after fixing in the groove and / or the recess.
また、ＦｅＰｔナノ粒子中のＦｅとＰｔとの比率は、Ｆｅ：Ｐｔ＝５０：５０〜６０：４０（原子比）であることが好ましい。この比率は、面心直方（Ｌ１0）構造のＦｅとＰｔの合金の比率に近似するものであり、このようなＦｅＰｔナノ粒子が、特に磁気異方性が高く、強い磁性を有するＦｅＰｔ磁性ナノ粒子を与えるものであることから好適である。 Moreover, it is preferable that the ratio of Fe and Pt in FePt nanoparticle is Fe: Pt = 50: 50-60: 40 (atomic ratio). This ratio approximates the ratio of the alloy of Fe and Pt having a face-centered rectangular (L1 0 ) structure. Such FePt nanoparticles have a particularly high magnetic anisotropy and strong magnetic properties. It is suitable because it gives particles.
磁性ナノ粒子は、保磁力が２３７ｋＡ／ｍ（３ｋＯｅ）以上、特に３９５〜４７４ｋＡ／ｍ（５〜６ｋＯｅ）、角型比が０．５以上、特に０．６〜０．９のものが好適である。 The magnetic nanoparticles preferably have a coercive force of 237 kA / m (3 kOe) or more, particularly 395 to 474 kA / m (5 to 6 kOe), and a squareness ratio of 0.5 or more, particularly 0.6 to 0.9. is there.
磁性ナノ粒子の集合体を形成する際には、溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面に、有機コーティング剤分子の単分子膜を形成する。具体的には、溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面に、分子鎖の一端側に基板と化学結合し得る官能基、他端側に基板と化学結合せず、磁性ナノ粒子又は磁性ナノ粒子と化学結合した連結分子と化学結合し得る官能基を有する有機コーティング剤を接触させて、溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面の双方に有機コーティング剤分子の単分子膜を形成する。より具体的には、図４（Ａ）に示されるような上面部に溝１１又は凹陥部１２が形成された基板１に、図４（Ｂ）に示されるように、溝１１又は凹陥部１２の内表面並びに該内表面に隣接する面に（この場合は、基板上部の表面全体に）、有機コーティング剤分子の単分子膜２を形成すればよい。 When forming an aggregate of magnetic nanoparticles, a monomolecular film of organic coating agent molecules is formed on the inner surface of the groove and / or the recess and the surface adjacent to the inner surface. Specifically, on the inner surface of the groove and / or the recess and the surface adjacent to the inner surface, a functional group capable of chemically bonding to the substrate on one end side of the molecular chain, and not chemically bonding to the substrate on the other end side, An organic coating agent having a functional group capable of chemically bonding with the magnetic nanoparticle or a linking molecule chemically bonded to the magnetic nanoparticle is brought into contact with both the inner surface of the groove and / or the recess and the surface adjacent to the inner surface. A monolayer of organic coating agent molecules is formed. More specifically, the groove 11 or the recess 12 is formed on the substrate 1 having the groove 11 or the recess 12 formed on the upper surface as shown in FIG. 4A, as shown in FIG. 4B. A monomolecular film 2 of organic coating agent molecules may be formed on the inner surface of the substrate and the surface adjacent to the inner surface (in this case, the entire surface of the upper portion of the substrate).
上記一端側の官能基は、溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面、即ち、基板と結合を形成し得るものであるが、基板には、磁気記録媒体、特に垂直磁気記録媒体において、磁気記録層が積層される部分に軟磁性裏打ち層（ＳＵＬ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）中間層等の下地層などを形成した基板が含まれ、この場合、上記一端側の官能基はこれらの層などに結合するものであることが好ましい。この一端側の官能基として具体的には、メトキシシラニル基、エトキシシラニル基等のアルコキシシラニル基、シラノール基、ヒドロキシル基などを挙げることができる。 The functional group on the one end side can form a bond with the inner surface of the groove and / or the concave portion and the surface adjacent to the inner surface, that is, the substrate. The magnetic recording medium includes a substrate on which a base layer such as a soft magnetic backing layer (SUL) or a silicon oxide (SiO 2 ) intermediate layer is formed in a portion where the magnetic recording layer is laminated. It is preferable that the functional group is bonded to these layers. Specific examples of the functional group on one end side include alkoxysilanyl groups such as methoxysilanyl group and ethoxysilanyl group, silanol group, hydroxyl group and the like.
一方、上記他端側の官能基としては、チオール基、アミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基などを挙げることができる。 On the other hand, examples of the functional group on the other end include a thiol group, an amino group, a cyano group, a carboxyl group, and a hydroxyl group.
上記有機コーティング剤として具体的には、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン等を挙げることができる。 Specific examples of the organic coating agent include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyltriethoxysilane.
有機コーティング剤分子の単分子膜を基板の表面に形成させる方法としては、例えば、有機コーティング剤をトルエン、ヘキサン等の溶媒に、例えば０．５〜２質量％の濃度で溶解させた溶液を調製し、この溶液に、基板を、例えば２０〜６０℃の温度で、１〜２０分間浸漬する、又は基板に上記溶液をスピンコート等により塗布して上記時間保持することにより、基板と上記一端側の官能基が反応して、単分子膜を形成することができる。 As a method for forming a monomolecular film of organic coating agent molecules on the surface of a substrate, for example, a solution in which an organic coating agent is dissolved in a solvent such as toluene or hexane at a concentration of 0.5 to 2% by mass is prepared. Then, the substrate is immersed in the solution at a temperature of, for example, 20 to 60 ° C. for 1 to 20 minutes, or the solution is applied to the substrate by spin coating or the like and held for the time described above, thereby the substrate and the one end side. These functional groups can react to form a monomolecular film.
次に、上記他端側の官能基と磁性ナノ粒子又は連結分子とを結合させることにより、基板の溝及び／又は凹陥部の内表面に磁性ナノ粒子を固定する。具体的には、図４（Ｂ）に示される基板１の場合、磁性ナノ粒子を含む分散液を、溝１１又は凹陥部１２の内表面並びに該内表面に隣接する面１３の双方に（この場合は、基板上部の表面全体に）形成された単分子膜に接触させればよい。 Next, the magnetic nanoparticle is fixed to the inner surface of the groove and / or the recessed portion of the substrate by bonding the functional group on the other end side to the magnetic nanoparticle or the connecting molecule. Specifically, in the case of the substrate 1 shown in FIG. 4B, the dispersion containing the magnetic nanoparticles is applied to both the inner surface of the groove 11 or the recessed portion 12 and the surface 13 adjacent to the inner surface (this In this case, the monomolecular film formed on the entire upper surface of the substrate may be brought into contact.
磁性ナノ粒子を含む分散液を単分子膜に接触させる方法としては、例えば、磁性ナノ粒子又は連結分子が化学結合した磁性ナノ粒子と、磁性ナノ粒子の分散剤と、有機溶媒とを含む分散液を調製し、この分散液を、基板の単分子膜が形成された溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面の双方を含む部分に、例えば２０〜４０℃の温度で滴下し、必要に応じてスピンコートなどにより分散液を処理面全体に広げる操作をすればよい。そして、溝及び／又は凹陥部の内側以外、例えば、溝及び／又は凹陥部の内表面に隣接する面に付着した、磁性ナノ粒子を含む分散液は、例えば基板を傾ければ、重力を利用して容易に落下させることができる一方、溝及び／又は凹陥部の内側に付着した、磁性ナノ粒子を含む分散液は、基板を傾けても落下しないので、溝及び／又は凹陥部の内表面に形成された単分子膜に選択的に磁性ナノ粒子を固定することができる。 Examples of the method of bringing a dispersion containing magnetic nanoparticles into contact with a monomolecular film include, for example, a dispersion containing magnetic nanoparticles or magnetic nanoparticles in which linking molecules are chemically bonded, a magnetic nanoparticle dispersant, and an organic solvent. And the dispersion is applied to a portion including both the inner surface of the groove and / or the recessed portion where the monomolecular film of the substrate is formed and the surface adjacent to the inner surface at a temperature of 20 to 40 ° C., for example. An operation of dripping and spreading the dispersion over the entire treatment surface by spin coating or the like may be performed as necessary. For example, if the substrate is tilted, the dispersion liquid containing magnetic nanoparticles attached to the surface adjacent to the inner surface of the groove and / or the recessed portion other than the inside of the groove and / or the recessed portion uses gravity. On the other hand, since the dispersion liquid containing magnetic nanoparticles attached to the inside of the groove and / or the concave portion does not fall even when the substrate is tilted, the inner surface of the groove and / or the concave portion can be easily dropped. The magnetic nanoparticles can be selectively fixed to the monomolecular film formed on the substrate.
分散剤中の磁性ナノ粒子の濃度は、１〜２０ｇ／Ｌ、特に５〜１０ｇ／Ｌであることが好ましい。磁性ナノ粒子の濃度が上記範囲より高い場合は、溝や凹陥部の内表面で磁性ナノ粒子が多層に積層するおそれや、溝や凹陥部の内表面以外、例えば、内表面に隣接する面などに粒子が付着するおそれがあり、磁性ナノ粒子の濃度が上記範囲より低い場合は、溝や凹陥部の内表面で磁性ナノ粒子が配列しない領域が形成されるおそれがある。 The concentration of the magnetic nanoparticles in the dispersant is preferably 1 to 20 g / L, particularly 5 to 10 g / L. If the concentration of magnetic nanoparticles is higher than the above range, there is a risk that magnetic nanoparticles will be laminated in multiple layers on the inner surface of the groove or recess, or a surface adjacent to the inner surface other than the inner surface of the groove or recess, etc. If the concentration of the magnetic nanoparticles is lower than the above range, a region where the magnetic nanoparticles are not arranged may be formed on the inner surface of the groove or the recessed portion.
磁性ナノ粒子を含む分散液の分散剤としては、上述した磁性ナノ粒子の製造において例示した第１の分散剤及び第２の分散剤を好適に用いることができ、磁性ナノ粒子の製造の際に用いたものを、除去せずにそのまま用いてもよく、また、新たに添加して用いてもよい。分散剤としては、常温（２０℃）で液体のものが好ましく、オレイン酸、オレイルアミンが特に好適である。分散液中の液体の分散剤の濃度は、５〜５０ｍＬ／Ｌ、特に１０〜２０ｍＬ／Ｌであることが好ましい。分散剤の濃度が上記範囲より高い場合は、分散剤の揮発速度が遅い場合に、分散剤のみが集合してその部分で粒子の配列の欠陥が生じやすくなり、分散剤の濃度が上記範囲より低い場合は、粒子同士が付着して粒子の配列が乱れるおそれがある。また、分散液に用いる有機溶媒としては、トルエン、ヘキサン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等が好適である。 As the dispersant for the dispersion liquid containing magnetic nanoparticles, the first dispersant and the second dispersant exemplified in the above-mentioned production of magnetic nanoparticles can be suitably used. What is used may be used as it is without being removed, or may be newly added and used. The dispersant is preferably liquid at normal temperature (20 ° C.), and oleic acid and oleylamine are particularly suitable. The concentration of the liquid dispersant in the dispersion is preferably 5 to 50 mL / L, particularly 10 to 20 mL / L. When the concentration of the dispersant is higher than the above range, when the volatilization rate of the dispersant is low, only the dispersant gathers and the particle arrangement defect is likely to occur at that portion, and the concentration of the dispersant is higher than the above range. If it is low, the particles may adhere to each other and the particle arrangement may be disturbed. As the organic solvent used for the dispersion, toluene, hexane, dioxane, tetrahydrofuran and the like are preferable.
本発明の方法によれば、磁性ナノ粒子を含む分散液を上述した方法で、溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面の双方の単分子膜に接触させても、図４（Ｃ）に示されるように、溝１１又は凹陥部１２内のみに分散液が保持され、内表面に隣接する面１３上には、分散液が保持されることは実質的になく、この面に磁性ナノ粒子が固定されることはない。その結果、本発明では、溝及び／又は凹陥部の内表面に形成された単分子膜において選択的に、単分子膜の他端側の官能基と、磁性ナノ粒子の表面又は連結分子の官能基とが反応して、溝及び／又は凹陥部の内表面に選択的に磁性ナノ粒子が固定される。その後は、分散液の分散媒である有機溶媒を、例えば２０〜４０℃の温度で揮発させればよい。 According to the method of the present invention, even when the dispersion containing magnetic nanoparticles is brought into contact with the monomolecular film on both the inner surface of the groove and / or the recess and the surface adjacent to the inner surface by the method described above, As shown in FIG. 4C, the dispersion liquid is held only in the groove 11 or the recessed portion 12, and the dispersion liquid is not substantially held on the surface 13 adjacent to the inner surface. Magnetic nanoparticles are not fixed on this surface. As a result, in the present invention, in the monomolecular film formed on the inner surface of the groove and / or the recess, the functional group on the other end side of the monomolecular film and the surface of the magnetic nanoparticle or the function of the linking molecule are selectively used. The group reacts to selectively fix the magnetic nanoparticles on the inner surface of the groove and / or the recess. Then, what is necessary is just to volatilize the organic solvent which is a dispersion medium of a dispersion liquid at the temperature of 20-40 degreeC, for example.
本発明の方法では、内表面に隣接する面に磁性ナノ粒子が若干付着している場合があっても、この磁性ナノ粒子は固定されていないので、基板を傾斜させて流し落とすなどの方法で容易に取り除くことができる。 In the method of the present invention, even if the magnetic nanoparticles are slightly attached to the surface adjacent to the inner surface, the magnetic nanoparticles are not fixed, so that the substrate is inclined and washed away. Can be easily removed.
上述した方法により、図４（Ｄ）に示されるように、溝１１又は凹陥部１２内に磁性ナノ粒子の集合体３を形成した高密度磁気記録媒体を製造することができる。本発明によれば、磁性ナノ粒子が溝又は凹陥部の内表面上に、磁性ナノ粒子１粒子分の厚さで積層した磁性ナノ粒子の集合体を形成することができ、粒子が１〜２０ｎｍ、特に５〜１５ｎｍの間隔で分散配置した集合体を形成することができる。更に、溝及び／又は凹陥部の底部のみに磁性ナノ粒子の集合体が形成された高密度磁気記録媒体を製造することもできる。 By the above-described method, as shown in FIG. 4D, a high-density magnetic recording medium in which the magnetic nanoparticle aggregate 3 is formed in the groove 11 or the recessed portion 12 can be manufactured. According to the present invention, an aggregate of magnetic nanoparticles in which magnetic nanoparticles are laminated with a thickness equivalent to one magnetic nanoparticle can be formed on the inner surface of a groove or a recess, and the particles have a size of 1 to 20 nm. In particular, aggregates dispersedly arranged at intervals of 5 to 15 nm can be formed. Furthermore, it is also possible to manufacture a high-density magnetic recording medium in which an aggregate of magnetic nanoparticles is formed only at the bottom of the groove and / or the recessed portion.
このような方法により、図５及び図６に示されるような、基板１に溝１１又は凹陥部１２が形成され、溝１１又は凹陥部１２内に、磁性ナノ粒子の集合体３が形成された高密度磁気記録媒体を得ることができる。 By such a method, as shown in FIGS. 5 and 6, the groove 11 or the recessed portion 12 was formed in the substrate 1, and the magnetic nanoparticle aggregate 3 was formed in the groove 11 or the recessed portion 12. A high-density magnetic recording medium can be obtained.
本発明の高密度磁気記録媒体には、磁性ナノ粒子の集合体を形成した基板上に保護層を形成することが好ましい。上記保護層としては、ＳｉＯ2をスピンコート（ＳＯＧ）法により塗布したものや、カーボンスパッタによる炭素系保護層等が挙げられる。 In the high-density magnetic recording medium of the present invention, a protective layer is preferably formed on a substrate on which an aggregate of magnetic nanoparticles is formed. Examples of the protective layer include those in which SiO 2 is applied by spin coating (SOG), and carbon-based protective layers formed by carbon sputtering.
本発明の高密度磁気記録媒体は、特に、次世代の超高密度磁気記録システムとして有望視されているディスクリートトラック型の磁気記録媒体の磁気記録層に適用すれば、例えば１Ｔｂｉｔ／ｉｎｃｈ2以上の記録密度を有する超高密度磁気記録媒体の提供も可能となる。 The high-density magnetic recording medium of the present invention is, for example, 1 Tbit / inch 2 or more when applied to a magnetic recording layer of a discrete track type magnetic recording medium that is promising as a next-generation ultra-high-density magnetic recording system. It is also possible to provide an ultra-high density magnetic recording medium having a recording density.
以下、合成例、実施例及び参考例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although a synthesis example, an Example, and a reference example are shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not restrict | limited to the following Example.
［合成例１］
鉄ペンタカルボニル、白金アセチルアセトナートを金属前駆体に用い、ベンジルエーテルを合成溶媒、ＦｅＰｔ磁性ナノ粒子の分散剤として、オレイン酸及びオレイルアミンを添加し、窒素雰囲気下、２９５℃で混合溶液を２時間保持し、その後、室温に下がるまで放冷した。次に、粒子の篩分け、溶媒や余剰前駆体、酸化鉄などの副生成物の除去を目的に、エタノールを加えて３０００ｒｐｍで遠心分離を行い、得られたＦｅＰｔ磁性ナノ粒子をトルエン中に回収した。回収したＦｅＰｔ磁性ナノ粒子の濃度を１０ｇ／Ｌとし、オレイン酸の濃度を１０ｍＬ／Ｌ、オレイルアミンの濃度を１０ｍＬ／Ｌとして添加して分散液を調製した。
[Synthesis Example 1]
Using iron pentacarbonyl and platinum acetylacetonate as metal precursors, benzyl ether as a synthesis solvent, FePt magnetic nanoparticles dispersant, oleic acid and oleylamine are added, and the mixed solution is kept at 295 ° C. for 2 hours under a nitrogen atmosphere. It was kept and then allowed to cool to room temperature. Next, for the purpose of sieving the particles and removing by-products such as solvent, surplus precursor, and iron oxide, ethanol is added and the mixture is centrifuged at 3000 rpm, and the resulting FePt magnetic nanoparticles are recovered in toluene. did. The recovered FePt magnetic nanoparticles were added at a concentration of 10 g / L, an oleic acid concentration of 10 mL / L, and an oleylamine concentration of 10 mL / L to prepare a dispersion.
［実施例１］
図１に示されるような幅７５ｎｍ、深さ２０ｎｍの溝が平行に複数形成されたＳｉ基板を用い、まず、２分間Ｏ2プラズマアッシング処理することにより基板の表面改質を行った。次に、基板を１０質量％の３−メルカプトプロピルトリメトキシシランが含まれている無水トルエン溶液に浸漬し、６０℃で７分間静置して、基板上面側の表面、即ち、溝の内表面及び該内表面に隣接する面上に、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランをＳｉ基板上の自然酸化膜を利用して結合させ、単分子膜を形成させた。
[Example 1]
Using a Si substrate on which a plurality of grooves with a width of 75 nm and a depth of 20 nm as shown in FIG. 1 were formed in parallel, first, the substrate was modified by O 2 plasma ashing treatment for 2 minutes. Next, the substrate is immersed in an anhydrous toluene solution containing 10% by mass of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and is left to stand at 60 ° C. for 7 minutes, so that the surface on the upper surface of the substrate, that is, the inner surface of the groove And on the surface adjacent to the inner surface, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was bonded using a natural oxide film on the Si substrate to form a monomolecular film.
次に、溶媒のトルエンを揮発させた後、合成例１で得られた分散液を、基板の単分子膜が形成された表面、即ち、溝の内表面及び該内表面に隣接する面上の単分子膜に、ピコピペット（アルテア技研（株）製）を用いて滴下し、基板を傾けて内表面に隣接する面上の分散液を流し落とし、室温で自然乾燥した。 Next, after the solvent toluene is volatilized, the dispersion obtained in Synthesis Example 1 is applied to the surface of the substrate on which the monomolecular film is formed, that is, the inner surface of the groove and the surface adjacent to the inner surface. The monomolecular film was dropped using a pico pipette (manufactured by Altea Giken Co., Ltd.), the substrate was tilted, and the dispersion liquid on the surface adjacent to the inner surface was poured off, followed by natural drying at room temperature.
得られた基板の表面を、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて観察した。その顕微鏡像を図７に示す。観察結果から、ＦｅＰｔ磁性ナノ粒子の単層の集合体が溝の底部のみに固定され、溝の内表面に隣接する面にはＦｅＰｔ磁性ナノ粒子が固定されていないことが確認された。 The surface of the obtained substrate was observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The microscope image is shown in FIG. From the observation results, it was confirmed that the single layer aggregate of the FePt magnetic nanoparticles was fixed only to the bottom of the groove, and the FePt magnetic nanoparticles were not fixed to the surface adjacent to the inner surface of the groove.
［参考例１］
溝が形成されていない表面が平滑なＳｉ基板を用い、まず、２分間Ｏ2プラズマアッシング処理することにより基板の表面改質を行った。次に、基板を１０質量％の３−メルカプトプロピルトリメトキシシランが含まれている無水トルエン溶液に浸漬し、６０℃で７分間静置して、基板の平滑な表面に、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランをＳｉ基板上の自然酸化膜を利用して結合させ、単分子膜を形成させた。
[Reference Example 1]
Using a Si substrate having a smooth surface on which no grooves were formed, first, O 2 plasma ashing treatment was performed for 2 minutes to modify the surface of the substrate. Next, the substrate is immersed in an anhydrous toluene solution containing 10% by mass of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and is left to stand at 60 ° C. for 7 minutes. Methoxysilane was bonded using a natural oxide film on the Si substrate to form a monomolecular film.
次に、溶媒のトルエンを揮発させた後、合成例１で得られた分散液を、基板の単分子膜が形成された表面、即ち、基板の平滑な表面上の単分子膜に、ピコピペット（アルテア技研（株）製）を用いて滴下し、基板を傾けて基板表面上の分散液を流し落とす操作を実施することなくそのまま静置し、室温で自然乾燥した。 Next, after volatilizing toluene as a solvent, the dispersion obtained in Synthesis Example 1 is pipetted onto the surface of the substrate on which the monomolecular film is formed, that is, on the monomolecular film on the smooth surface of the substrate. The solution was dropped using Altea Giken Co., Ltd., and the substrate was tilted and left to stand without performing the operation of pouring the dispersion on the substrate surface, and air-dried at room temperature.
得られた基板の表面を、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて観察した。その顕微鏡像を図８に示す。観察結果から、ＦｅＰｔ磁性ナノ粒子が約８．６ｎｍの間隔で分散配置した状態が確認された。 The surface of the obtained substrate was observed using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The microscope image is shown in FIG. From the observation result, it was confirmed that the FePt magnetic nanoparticles were dispersedly arranged at an interval of about 8.6 nm.
また、平滑基板上に形成されたＦｅＰｔ磁性ナノ粒子の集合体について、Ｘ線小角散乱（ＧＩ−ＳＡＸＳ）にて評価した。そのパターンを図９に示す。回折パターンから、ＦｅＰｔ磁性ナノ粒子の六方最密状の規則配列に由来するピークが検出され、ＦｅＰｔ磁性ナノ粒子が約８．６ｎｍの間隔で配列していることが導出された。 Moreover, the aggregate | assembly of the FePt magnetic nanoparticle formed on the smooth substrate was evaluated by X-ray small angle scattering (GI-SAXS). The pattern is shown in FIG. From the diffraction pattern, peaks derived from the hexagonal close-packed regular arrangement of FePt magnetic nanoparticles were detected, and it was derived that the FePt magnetic nanoparticles were arranged at an interval of about 8.6 nm.
１，１０ 基板
１１ 溝
１２ 凹陥部
１３ 表面に隣接する面
２ 有機コーティング剤分子の単分子膜
３ 磁性ナノ粒子の集合体
３１ 分散液
５ 樹脂組成物
５１ 樹脂層
６ モールド
６１ 突出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10 Substrate 11 Groove 12 Depression 13 Surface adjacent to surface 2 Monomolecular film 3 of organic coating agent molecule 3 Aggregation of magnetic nanoparticles 31 Dispersion 5 Resin composition 51 Resin layer 6 Mold 61 Projection
Claims (7)
基板に複数の溝及び／又は凹陥部を形成する工程、
上記複数の溝及び／又は凹陥部の内表面並びに該内表面に隣接する面に、分子鎖の一端側に上記基板と化学結合し得る官能基、他端側に上記基板と化学結合せず、磁性ナノ粒子又は磁性ナノ粒子と化学結合した連結分子と化学結合し得る官能基を有する有機コーティング剤を接触させて、上記内表面及び該内表面に隣接する面の双方に有機コーティング剤分子の単分子膜を形成する工程、
上記双方の面の単分子膜に、磁性ナノ粒子又は磁性ナノ粒子と化学結合した連結分子を含む分散液を接触させ、上記溝及び／又は凹陥部の内表面に形成された単分子膜に選択的に、上記他端側の官能基と磁性ナノ粒子又は連結分子とを結合させて、上記溝及び／又は凹陥部内に選択的に磁性ナノ粒子を固定する工程
を含むことを特徴とする高密度磁気記録媒体の製造方法。 A method of manufacturing a high-density magnetic recording medium in which a collection of magnetic nanoparticles is partitioned and arranged in a plurality of grooves and / or recesses formed on a substrate,
Forming a plurality of grooves and / or recesses in the substrate;
The inner surface of the plurality of grooves and / or recesses and a surface adjacent to the inner surface, a functional group capable of chemically bonding to the substrate on one end side of the molecular chain, and not chemically bonding to the substrate on the other end side, An organic coating agent having a functional group capable of chemically bonding to a magnetic nanoparticle or a linking molecule chemically bonded to the magnetic nanoparticle is brought into contact, and a single organic coating agent molecule is formed on both the inner surface and the surface adjacent to the inner surface. Forming a molecular film;
Select a monomolecular film formed on the inner surface of the groove and / or recess by contacting the monomolecular film on both surfaces with a dispersion containing magnetic nanoparticles or linking molecules chemically bonded to the magnetic nanoparticles. In particular, the method includes a step of selectively fixing the magnetic nanoparticles in the groove and / or the recess by bonding the functional group on the other end side to the magnetic nanoparticles or the linking molecule. A method of manufacturing a magnetic recording medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014028731A JP2015153446A (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Method for manufacturing high density magnetic recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014028731A JP2015153446A (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Method for manufacturing high density magnetic recording medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015153446A true JP2015153446A (en) | 2015-08-24 |
Family
ID=53895535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014028731A Pending JP2015153446A (en) | 2014-02-18 | 2014-02-18 | Method for manufacturing high density magnetic recording medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015153446A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108872192A (en) * | 2018-01-30 | 2018-11-23 | 苏州天际创新纳米技术有限公司 | SERS unit and SERS system |
-
2014
- 2014-02-18 JP JP2014028731A patent/JP2015153446A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108872192A (en) * | 2018-01-30 | 2018-11-23 | 苏州天际创新纳米技术有限公司 | SERS unit and SERS system |
| CN108872192B (en) * | 2018-01-30 | 2024-01-12 | 苏州纳微生命科技有限公司 | SERS unit and SERS system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4418300B2 (en) | Recording medium manufacturing method, recording medium using the same, and information recording / reproducing apparatus | |
| US7686972B2 (en) | Method for manufacturing magnetic recording medium | |
| Wang et al. | Solid‐state dewetting for fabrication of metallic nanoparticles and influences of nanostructured substrates and dealloying | |
| US7662491B2 (en) | Method of manufacturing nano-template for a high-density patterned medium and high-density magnetic storage medium using the same | |
| D’Addato et al. | Morphology and magnetic properties of size-selected Ni nanoparticle films | |
| JP2011165299A (en) | High density magnetic recording medium and method for manufacturing the same | |
| JP5136751B2 (en) | Method for producing FePt nanoparticles and method for producing a magnetic recording medium having an array of FePt magnetic nanoparticles | |
| JP2006318607A (en) | Magnetic recording medium, its manufacturing method and magnetic recording apparatus | |
| Gaur et al. | Lateral displacement induced disorder in L1 0-FePt nanostructures by ion-implantation | |
| Zheng et al. | Nickel/Nickel Phosphide Core− Shell Structured Nanoparticles: Synthesis, Chemical, and Magnetic Architecture | |
| JP2016042399A (en) | Magnetic recording medium and manufacturing method thereof | |
| JP2004110917A (en) | Magnetic recording medium, and magnetic disc device using the same and method for manufacturing the same | |
| Sundar et al. | Novel scheme for producing nanoscale uniform grains based on templated two-phase growth | |
| JP5264626B2 (en) | A multilayer film substrate in which metal fine particles are formed in multiple layers and a method for producing the same. | |
| JP2002133646A (en) | Polycrystal-structure film and its manufacturing method | |
| JP2015153446A (en) | Method for manufacturing high density magnetic recording medium | |
| JP5857448B2 (en) | Magnetic recording medium, method for manufacturing the same, and magnetic recording / reproducing apparatus | |
| Jiang et al. | Patterned arrays of assembled nanoparticles prepared by interfacial assembly and femtosecond laser fabrication | |
| CN110875063A (en) | Heat-assisted magnetic recording medium and magnetic storage device | |
| Fukuda et al. | Fabrication of nanodot array mold with 2 Tdot/in. 2 for nanoimprint using metallic glass | |
| CN104424965A (en) | Micropattern formation method, release method, magnetic recording medium manufacturing method, magnetic recording medium, and stamper manufacturing method | |
| US20070218282A1 (en) | Hard-magnetic nanoparticles, manufacturing method therefor, magnetic fluid and magnetic recording medium | |
| JP4147460B2 (en) | Nanomagnetic metal particle cluster, manufacturing method thereof, processing method thereof, and recording medium utilizing at least magnetism | |
| CHOKPRASOMBAT | Synthesis of patterned media by self-assembly of FePt nanoparticles | |
| CN1307617C (en) | Magnetic storage medium and its prepn |