專利名稱：一種高靈敏特性磁光材料及其制備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁光晶體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高靈敏特性磁光材料及其制備與方 法。
背景技術(shù)：
隨著納米科技的發(fā)展，磁光晶體材料已經(jīng)歷了體材料、薄膜、發(fā)展到現(xiàn)在的納米顆 粒材料。這不僅為解決物理應用上的具體問題，比如超順磁現(xiàn)象，提供了依據(jù)，而且在交叉 學科諸如生物探測、醫(yī)學、信息等研究方面提供了支持。室溫下具有強而精細的克爾信號結(jié) 構(gòu)的磁光材料，是有關(guān)工作者追求的目標之一?；诒砻娴入x子體共振的超強透射現(xiàn)象，制 作具有有序結(jié)構(gòu)的納米磁光材料，形成磁性表面等離子體結(jié)構(gòu)，調(diào)制磁光信號是近十年來 磁光工作者一直在追尋的目標。前人有在Co薄膜上打孔，克爾信號已增強至0. 5，但是其譜 寬約在0. 5ev以上，這樣的磁光材料制作的器件，其靈敏度還不能達到要求。用聚苯乙烯小 球密排做襯底，在其上生長磁性材料薄膜，其方法簡便可行，但是聚苯乙烯受熱融化使得很 多磁性材料的生長受到限制。具有高靈敏性能的磁光材料對于提高生物探測器的靈敏度、對于提高磁記錄的存 儲密度都有很大的幫助，因此尋找新的磁光材料和新的樣品制備方法，將在生物探測、疾 病診斷、高密度存儲、信息等方面都有很大的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種具有高靈敏特性磁光材料及其制備與方法。本發(fā)明提出的高靈敏特性磁光材料的制備方法，具體步驟如下
(1)首先在清洗干凈的玻璃(glass)襯底上，采用直靶真空磁控濺射的方法生長鐵磁 (Fe)薄膜材料。測試glass/Fe磁光克爾譜。(2)然后，利用自組織的方法，在薄膜上密排聚苯乙烯(PS)小球，形成二維glass/ Fe/PS bilayer 結(jié)構(gòu)。(3)測試bi layer結(jié)構(gòu)的磁光克爾譜，并與純Fe薄膜對比。(4)最后，濺射生長金屬Au，得到二維glass/Fe/PS/Au trilayer結(jié)構(gòu)。(5)測試trilayer結(jié)構(gòu)的磁光克爾譜，與bilayer結(jié)構(gòu)的磁光譜做對比。本發(fā)明中，所述鐵磁薄膜材料可為垂直各項異性或其他，聚苯乙烯小球直徑可為 200-1500nm。金屬 Au 的厚度為 8_20nm。本發(fā)明中，步驟(1)中玻璃襯底要求高的清潔度，清洗時要先用丙酮超聲0.4— 0. 6小時，然后酒精超聲12-18分鐘，兩次，再用去離子水沖洗數(shù)遍，直至玻璃上面不留積 水。濺射腔的真空度為10-5Pa-10_6Pa，濺射氣壓為0. 3—0. 4Pa，優(yōu)選0. 35Pa。本發(fā)明中，步驟(2)中規(guī)則排列聚苯乙烯小球時，在大氣環(huán)境中，溫度24-28攝氏 度，優(yōu)選25攝氏度；在重量濃度為10-15% (優(yōu)選12. 5%)的聚苯乙烯溶液里加入有表面活 性劑。
本發(fā)明中，所述步驟(1)、(3)和(5)均采用極向克爾測試方式，直流磁場強度為 1T，采用氙燈為光源，光譜范圍為300-800nm，入射光與磁場夾角小于5°。本發(fā)明中，步驟(3)生長金屬Au時，厚度要在8-20nm，不能超過Au的穿透深度。本發(fā)明在直靶磁控濺射沉積的Fe薄膜上，排列聚苯乙烯小球Cr nm)，制備得到的 磁光材料。該磁光材料具有很高的靈敏度。這種磁光材料可以用于制作高密度存儲和作高 靈敏度的生物探測器。


圖1.glass/Fe(20nm)磁光克爾譜。圖 2.glass/Fe(20nm)/PS600nm 磁光克爾譜。圖 3.glass/Fe(20nm)/PS600nm/Au 磁光克爾譜。
具體實施例方式清洗好玻璃襯底，保證足夠的清潔度。濺射腔的本底真空度降到3X 10_5Pa時，通 氬氣。氬氣氣壓維持在0. 35Pa，采用直流濺射方式，在清洗好的玻璃襯底上，制備磁性Fe薄 膜，厚度為20nm。待樣品溫度降至室溫，開腔取樣并測量。在大氣環(huán)境中，溫度25攝氏度， 在玻璃襯底上自組織的方法排列聚苯乙烯小球。然后測量磁光譜和反射譜。實施例1 :glass/Fe(20nm)磁光克爾。用計算機控制的多功能磁控濺射設備制備襯底/ Fe，其中襯底采用glass，氬氣氣 壓維持在0. 35Pa，采用直流濺射方式，在清洗好的玻璃襯底上，制備磁性glass/Fe，薄膜厚 度為20nm。待樣品溫度降至室溫，開腔取樣并測量。用磁光克爾測量儀測量磁光克爾譜，采 用極向克爾的方式，磁場強度為1T，采用氙燈做光源，光譜范圍是300-800nm。磁場與入射 光夾角約為5°。結(jié)果如圖1所示。實施例2 glass/Fe (20nm) /PS600nm 磁光克爾。在剛從濺射工作室內(nèi)取出的glass/Fe (20nm)上，用細銅線制作U型圈，重量濃度 為12. 5%的聚苯乙烯水溶液加入少量表面活性劑，然后注射到U型圈內(nèi)，利用聚苯乙烯自組 織的生長的特點，待溶液干燥后，就形成glaSS/Fe/PS600 二維bilayer結(jié)構(gòu)。用磁光克爾 測量儀測量其極向磁光克爾譜(具體測量步驟同實例1)，結(jié)果如圖2所示。實施例3 :glass/PS600nm/Fe/Au 磁光克爾。在雙層結(jié)構(gòu)glass/Fe (20nm)上，用計算機控制的多功能磁控濺射設備制備 glass/PS600nm/Fe/Au,氬氣氣壓維持在0. 35Pa,采用直流濺射方式，其中Au的厚度為 IOnm0取出樣品，用磁光克爾測量儀測量其極向磁光克爾譜(具體測量步驟同實例1)，測量 結(jié)果如圖3所示。
權(quán)利要求
高靈敏特性磁光材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)首先在清洗干凈的玻璃襯底上，采用直靶真空磁控濺射的方法生長鐵磁薄膜材料；并測試glass/Fe磁光克爾譜；(2)然后，利用自組織的方法，在鐵磁薄膜上密排聚苯乙烯小球，形成二維glass/Fe/PS bilayer結(jié)構(gòu)；(3)測試bilayer結(jié)構(gòu)的磁光譜,并與純Fe薄膜對比；(4)最后，濺射生長金屬Au，得到二維glass/Fe/PS/Au trilayer結(jié)構(gòu)；(5)測試trilayer結(jié)構(gòu)的磁光譜，與bilayer結(jié)構(gòu)的磁光譜做對比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述鐵磁薄膜材料為垂直各項異性；聚苯 乙烯小球直徑為200-1500nm ；金屬Au的厚度為8_20nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中所述清洗玻璃襯底的方法是先 用丙酮超聲清洗0. 4-0. 6小時，然后酒精超聲清洗12-18分鐘，進行兩次，然后用去離子 水沖洗數(shù)遍，直至玻璃上面不留積水；濺射腔的真空度為10_5Pa-10_6Pa，濺射氣壓為0. 3— 0. 4Pa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)中規(guī)則排列聚苯乙烯小球時，大氣 環(huán)境，溫度為24-28攝氏度，在重量濃度為10-15%的聚苯乙烯溶液里加入有表面活性劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)、(3)和(6)中，測試磁光譜采用極 向克爾測試方式，直流磁場為1T，光譜范圍為300-800nm，光與磁場夾角小于5°。
6.如根據(jù)權(quán)利要求1一5之一所述的方法制備的高靈敏特性磁光材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于磁光晶體技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高靈敏特性磁光材料及其制備方法。本發(fā)明首先在清洗的玻璃襯底上，采用直靶真空磁控濺射的方法生長鐵磁薄膜材料；然后利用自組織的方法，在鐵磁薄膜上密排聚苯乙烯小球，形成二維glass/Fe/PSbilayer結(jié)構(gòu)；最后，濺射生長金屬Au，得到二維glass/Fe/PS/Autrilayer結(jié)構(gòu)。本發(fā)明制備得到磁光材料具有很高的靈敏度。這種磁光材料可以用于制作高密度存儲和作高靈敏度的生物探測器。
文檔編號G11B5/84GK101958127SQ20101029337
公開日2011年1月26日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者周仕明, 張霞, 石磊 申請人:復旦大學