專利名稱：高密度數(shù)據(jù)存儲的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高密度數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域，更具體地涉及數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲方法。
背景技術(shù)：
目前的數(shù)據(jù)存儲方法以0. 1-10微米級操作。為了在越來越小的空間中存儲越來越多的信息，一直在增加數(shù)據(jù)存儲密度。為了減少功率消耗并增加集成電路操作速度，用于制造集成電路的平版印刷技術(shù)向更小的尺寸和更稠密的成像方向發(fā)展。隨著數(shù)據(jù)存儲大小增加、密度增加以及集成電路密度增加，需要發(fā)展用于以納米級操作的存儲介質(zhì)的物質(zhì)組合物。基于原子力顯微鏡(AFM)原理存儲數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備公開在P. Vettiger等人，IBM Journal Research Development,第 44卷，No. 3, 2000年 3 月的"The millipede-more than 1,000 tips for future AFM data storage”中。存儲設(shè)備具有基于存儲介質(zhì)的機械x_、 y-掃描的讀寫功能，其中探針陣列各具有一個尖端(tip)。在操作(存儲介質(zhì)的相關(guān)領(lǐng)域) 過程中，探針與各探針掃描并聯(lián)操作。存儲介質(zhì)包括聚合物層。各自具有5-20納米頂點直徑的尖端以接觸方式沿著聚合物層表面移動。通過對探針施加小力使得探針尖端可接觸存儲介質(zhì)表面來實現(xiàn)接觸模式。為此，探針包括懸臂，在懸臂的末端部分帶有尖端。在聚合物層中以壓痕標記或非壓痕標記表示位。在設(shè)備以讀/寫模式操作的過程中，當懸臂沿著聚合物層的表面移動時，懸臂對這些地形變化有響應(yīng)。通過熱力學記錄在聚合物表面上形成壓痕標記。這通過加熱就聚合物層而言以接觸模式操作的各個探針而實現(xiàn)。尖端的加熱通過致力于寫/形成壓痕標記的加熱器而實現(xiàn)。聚合物層在其接觸經(jīng)加熱的尖端的地方局部軟化。結(jié)果在層上產(chǎn)生例如具有尖端(用于壓痕形成)的納米級直徑的壓痕。讀也通過熱力學概念完成。使用致力于讀/感應(yīng)壓痕標記過程的加熱器加熱探針。使用未與尖端連接的單獨加熱器并因此不加熱探針，或者加熱探針但是不致引起加熱其相連的尖端，即加熱溫度不足夠高至軟化聚合物層，如寫所必需的那樣。熱感應(yīng)基于如下事實當探針在壓痕中移動時探針和存儲介質(zhì)之間的熱導(dǎo)變化，因為熱傳遞在這種情況下更有效。其后果為加熱器的溫度降低并由此也改變加熱器的電阻。然后測量該電阻變化并用作測量信號。對于該類熱探針存儲應(yīng)用，通過聚合物的壓痕力學和限制介質(zhì)和尖端層的需要而定義介質(zhì)需求。優(yōu)選地，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度應(yīng)該得以最小化，但聚合物也應(yīng)該是熱穩(wěn)定的。聚合物的熱穩(wěn)定性通過交聯(lián)和使用具有特殊熱穩(wěn)定性的聚合物實現(xiàn)。交聯(lián)通常產(chǎn)生需要高力以形成壓痕的硬質(zhì)材料并因此導(dǎo)致增加的尖端磨損。對于中等寫速度，可使用較高溫度以最小化力和尖端磨損。由于寫溫度隨著寫速度增加，在熱和力之間的該折衷對于需要以其最大設(shè)計溫度操作懸臂加熱元件的快寫是不可能的。因此，需要提供制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其調(diào)和為了介質(zhì)耐磨性的高交聯(lián)密度和為了軟寫條件的低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的相互沖突的要求。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供在基材表面上制備用于以地形特征(topographic feature)形式存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其包括如下步驟(a)在基材表面上沉積交聯(lián)劑，所述交聯(lián)劑包含至少三個炔基(即包含至少三個碳-碳三鍵)；(b)固化沉積的交聯(lián)劑，由此制備基材的改性表面，從而在基材表面上獲得交聯(lián)聚合物層形式的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，將交聯(lián)劑層沉積在基材表面上。在沉積交聯(lián)劑的同時或之后，將沉積的交聯(lián)劑固化，由此獲得包含固化交聯(lián)劑的層。該層表現(xiàn)出高交聯(lián)密度。在一個實施方案中，基材可為例如包含可固化聚合物，特別是在聚合物主鏈中或在該聚合物的端基中具有炔基的聚合物的支撐層。在另一實施方案中，基材可為模板，固化的交聯(lián)劑層可由該模板轉(zhuǎn)移至目標層，特別是聚合目標層。通過分別固化交聯(lián)劑和交聯(lián)劑層，至少三個炔基重構(gòu)以形成梯形網(wǎng)絡(luò)，這在分子之間和如果適用，在分子和用作基材的支撐層的聚合物之間提供強化學鍵。因此，根據(jù)本發(fā)明，獲得包含沉積在/轉(zhuǎn)移至軟底層的薄、硬殼的雙層材料。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一個實施方案，通過交聯(lián)劑從源的蒸發(fā)和在用作目標的基材表面上的至少部分沉積進行交聯(lián)劑在基材表面上的沉積。通過使用該技術(shù)，可將極薄層聚合物沉積在基材上；在固化處理過程中沒觀察到去濕現(xiàn)象(由于例如5納米厚度的薄層的不穩(wěn)定性)。相反，使用其它沉積方法如旋涂導(dǎo)致去濕現(xiàn)象。使用降低基材表面能的表面活性劑未解決該問題；不能避免旋涂聚合物的去濕。根據(jù)本發(fā)明的第一方面的另一實施方案，交聯(lián)劑選自2民和/或觀'4結(jié)構(gòu)的化合物。Z和Z'表示連接結(jié)構(gòu)部分，特別是芳族連接基，其連接包含炔基的取代基(Z具有3 個取代基R和Z’具有至少4個取代基R，每個取代基R包含至少一個炔基；取代基R分別與Z和Z’共價鍵合)。例如，Z可以為1，3，5-取代的六元芳環(huán)或者1，2，4_取代的六元芳環(huán)。此外，連接結(jié)構(gòu)部分可包含多于一個芳環(huán)。例如，至少兩個環(huán)的每一個可包含至少兩個取代基R。例如，Z’可包含2個經(jīng)由單鍵或亞烷基-或亞芳基-連接基或氧原子連接的六元芳環(huán)。例如， 所述V的2個六元芳環(huán)的每一個可為3，5-取代或3，4-取代芳環(huán)。此外，可以包含三個芳環(huán)，這些至少三個環(huán)各自具有至少一個含有至少一個炔基的取代基R?？商娲?，Z和Z'可為脂族連接結(jié)構(gòu)部分，特別是導(dǎo)致所需的特別排列取代基R 的結(jié)構(gòu)部分(ζ具有3個取代基R和Z’具有4個取代基R，各個取代基R包含至少一個炔基)。ZR3和/或觀‘4結(jié)構(gòu)的交聯(lián)劑的取代基R相互隨機獨立地表示包含至少一個炔基的結(jié)構(gòu)部分和取代或未取代芳族結(jié)構(gòu)部分或氫原子，或者由炔基和取代或未取代芳族結(jié)構(gòu)部分或氫原子組成。通常所有取代基R相同；極性較低的交聯(lián)劑結(jié)構(gòu)導(dǎo)致交聯(lián)劑易于蒸發(fā)。優(yōu)選地，連接結(jié)構(gòu)部分Z或Z'表示
權(quán)利要求
1.一種在基材表面上制備用于以地形特征形式存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其包括以下步驟(a)在基材表面上沉積交聯(lián)劑，所述交聯(lián)劑包含至少三個炔基，(b)固化沉積的交聯(lián)劑，由此制備基材的改性表面，從而在基材表面上獲得交聯(lián)聚合物層形式的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中步驟(a)通過交聯(lián)劑的蒸發(fā)和將交聯(lián)劑蒸氣沉積在基材表面上進行。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法， 其中所述交聯(lián)劑具有ZR3*/或Z' R4結(jié)構(gòu)，其中，Z和V具有相關(guān)的芳族和/或脂族連接結(jié)構(gòu)部分，和R相互隨機獨立地表示包含炔基的結(jié)構(gòu)部分和取代或未取代芳族結(jié)構(gòu)部分和/或在炔的末端碳原子上的氫原子。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法， 其中所述連接結(jié)構(gòu)部分Z或Z'表示
5.根據(jù)前兩個權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中R相互隨機獨立地表示包含取代炔基的結(jié)構(gòu)部分、間-或?qū)?取代亞苯基結(jié)構(gòu)部分和/或苯基。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法， 其中R相互隨機獨立地表示
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中所述交聯(lián)劑能在小于300°C、優(yōu)選小于250°C的溫度下、最優(yōu)選在150-200°C的溫度下蒸發(fā)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法， 其中所述交聯(lián)劑具有低于約900道爾頓、優(yōu)選270-800道爾頓的分子量。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法， 其中所述基材為模板，且在步驟(b)之后進行如下步驟(c)使在步驟(b)中制得的改性表面與目標層表面接觸，由此獲得包括具有交聯(lián)聚合物層的基材和與改性表面相鄰的目標層的組件；和(d)通過將液體引入在步驟(c)中獲得的組件的環(huán)境而將其上具有數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的目標層轉(zhuǎn)移至在目標表面上的至少一個相鄰區(qū)域上，其中步驟(C)和(d)的目標層為用于交聯(lián)聚合物層的支撐層，且數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)在支撐層的表面上獲得。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中模板的表面為親水表面，且在步驟(d)中引入的液體包括極性液體。
11.根據(jù)前兩個權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中模板的表面包括如下之一的表面云母基材、火焰退火玻璃基材、在硅基材上的氧化硅層和(100)表面鈣鈦礦基材鹽層。
12.根據(jù)前三個權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中在步驟(a)中，將交聯(lián)劑和共聚單體的混合物沉積在基材表面上，所述共聚單體包含至少兩個炔基，和在步驟(b)中，對沉積的交聯(lián)劑和沉積的共聚單體的混合物進行固化，由此制得交聯(lián)聚合物層并獲得改性表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中所述基材為包含一種或多種含炔基的可交聯(lián)聚合物的支撐層，其中在步驟(b) 中，對沉積的交聯(lián)劑和可交聯(lián)聚合物進行固化，由此制得交聯(lián)聚合物層以在支撐層的表面上獲得數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。
14.如前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中所述支撐層包含一種或多種聚芳醚酮聚合物和/或聚酰亞胺低聚物，所述一種或多種芳醚酮聚合物和/或聚酰亞胺低聚物各自具有至少兩個末端，各末端具有兩個或更多個苯基乙炔基結(jié)構(gòu)部分。
15.如前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法，其中步驟(b)在330-450°C、優(yōu)選350-450°C和最優(yōu)選400-450°C的溫度下進行。
16.如前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法， 其中所述數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的厚度為至少5納米。
17.如前述權(quán)利要求任一項所述的制備數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法， 其中步驟(a)通過等離子沉積進行。
18.一種根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述方法獲得的用于以地形特征形式存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。
19.一種數(shù)據(jù)存儲設(shè)備，其包括根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的用于以地形特征形式存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)和至少一個用于寫和/或讀存儲在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中的數(shù)據(jù)的探針。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在基材表面上制備用于以地形特征形式存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的方法。該方法包括其中將包含至少三個炔基的交聯(lián)劑沉積在基材表面上的第一步驟。在第二步驟中，將沉積的交聯(lián)劑固化以在基材表面上獲得交聯(lián)聚合物層形式的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。本發(fā)明進一步涉及通過該方法獲得的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，和包括該數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。
文檔編號G11B9/00GK102197429SQ200980142065
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者A·W·科諾爾, B·W·格茨曼, D·皮萊斯, U·T·杜里格 申請人:國際商業(yè)機器公司