由于纳米磁性单元是彼此分离的，因而人们把这种磁盘称为量子磁盘。它的存贮密度达到了4 1011比特/英寸2。这种量子磁盘预计将在2005年进入实用化阶段。

量子磁盘

简介

分类

工作原理

量子磁盘

计算机中具有存储功能的磁盘的发展总趋势是尺寸不断减小，存储密度快速提高。一般磁盘存储密度为106 ～107比特/英寸2。

简介

光盘问世以后，把存储密度提高到了109比特/英寸2。由于受到材料的限制，一度认为1011比特/英寸2是磁盘存储密度的极限。1997年，明尼苏达大学电子工程系纳米结构实验室采用纳米平板印刷术成功地研制了纳米结构的磁盘，磁盘尺寸为100纳米 100纳米，它是由直径为100纳米，长度为40纳米的钴棒按周期为40纳米排列成的量子棒阵列。

分类

高密度磁记录介质有着广泛的和重要的用途，目前已经达到30Gb/in〓的记录密度。当记录单元越变越小以增加记录密度时，磁记录介质有可能受到热扰动的影响。下一种有前途的技术是垂直磁记录技术，它在垂直于表面的方向上包含长径比较高的多个颗粒，可以保证好的信噪比。随着纳米技术发展的日新月异，近几年来人们发现磁性纳米线阵列膜可以作为一种高密度的垂直磁记录介质来使用（被称为量子磁盘），它的理论记录密度可以高达400Gb/in〓，有望将磁记录介质的存储密度上升到一个新的台阶。因此世界各国的科学家对它产生了浓厚的兴趣，进行了各个方面的研究。

工作原理

氧化铝模板制备的磁性金属纳米线阵列膜具有比较高的孔隙率，制成的量子磁盘记录密度要大大高于聚合物模板，更加适于制备高密度的磁记录介质。本文通过大量的实验，制备了不同孔径大小的Fe、Co、Ni纳米线阵列膜，通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、电子衍射(ED)、X射线衍射(XRD)、透射穆斯堡尔谱学(MS)、内转换电子穆斯堡尔谱学(CEMS)、物理特性测量系统(PPMS)系统地研究了样品的结构、微观磁性、宏观磁性，得到的主要结果如下：

1、成功制备出孔径为16nm-130nm的氧化铝模板，并且通过化学电沉积方法制备出不同直径的Fe、Co、Ni纳米线阵列膜。

2、三种过渡金属纳米线的结构分别为bcc、hcp和fcc。一个普遍的现象是样品中均存在对磁性有影响的晶体织构。Fe纳米线沿着长轴的方向有[110]织构；对于Co纳米线，随着直径的增大，晶体的织构方向从[100]方向变为[002]方向。Ni的织构方向为[111]。

3、首次研究了Fe纳米线阵列膜样品在空气中不同温度下热处理后，晶体的织构的改变，100℃热处理有助于提高纳米线长轴方向的织构程度，同时也在一定程度上提高了矫顽力和矩形比。较高温度的热处理会降低织构，当温度达到600℃后Fe容易被氧化，这些都会降低矫顽力和矩形比。

4、首次对Fe纳米线阵列的透射穆斯堡尔谱和背散射穆斯堡尔谱联合测量结果表明，直径较小的Fe纳米线中的磁矩均沿着纳米线的长轴方向取向，原因是纳米线具有很高的形状各向异性。但是在纳米线两端，为了减少面磁荷密度，以及线间偶极作用的影响，磁矩的方向将偏离轴线方向。直径较大的样品中出现了磁畴，因此磁矩的这种平行取向有所下降，两端的磁矩方向逐渐趋于混乱取向。

5、不同直径的Fe纳米线的磁滞回线均表明沿着线的方向均表现出shearing effect，表明其中存在一个等效退磁场，它来源于线间的偶极相互作用。16m的Fe纳米线的矫顽力室温下为2000Oe，5K时则达到2800Oe。随着孔径的增大，矫顽力逐渐下降，

6、首次研究了不同直径的Fe纳米线剩磁矫顽力的温度依赖关系，拟合结果中α≈1.5表明其磁化反转机制为成核型，主要受热激发的影响。磁晶各向异性对它的贡献不是很大。

7、样品的△m Plot表现出负的曲率，同样证明样品中存在退磁性特点的相互作用，大直径的样品的的△m Plot则表现出不对称现象。

8、直径小的Co纳米线的磁晶各向异性和形状各向异性相互竞争强烈，其磁晶各向异性易轴垂直于纳米线的长轴方向。室温时沿着线轴的形状各向异性起主要作用。随着温度的下降K〓增加，在低温下起主要作用，磁矩方向将会偏离纳米线的轴线方向。

9、直径大的Co纳米线样品的磁晶各向异性能和形状各向异性能决定的易磁化方向一致。通过热扰动模型得出的α=1.77大于成核模型的α=1.5。这主要归因于磁晶各向异性对势垒高度的影响。

10、Ni纳米线在低温(<200K)下满足成核型的磁化反转机制。当温度高于200K，矫顽力的下降变快，我们认为是温度的变化对饱和磁化强度的影响较大。