專利名稱：通過脈沖ecd形成包括組分調(diào)制的鐵磁性層的納米結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括組分調(diào)制的鐵磁性層的納米結構，以及使用脈沖電化 學沉積(ECD)或電鍍^L術形成該納米結構的方法。
背景技術：
金屬納米線通常通過自底向上(bottom-up) ECD或電鍍技術利用掩 模工藝形成，如圖1A-1C所示。具體地，首先提供包括具有一個或多個開 口孔104的支撐基質(zhì)100和導電基層102的14SL結構，如圖1A所示。開 口孔104的每一個延伸穿過支撐基質(zhì)100到達導電基層102。然后進行ECD 或電鍍工藝以在導電基層102上沉積金屬材料106并填充開口孔104，如 圖1B所示。在用金屬材料106完全填充開口孔104之后，停止ECD工藝， 接著選擇性除去支撐基質(zhì)100，從而形成自支撐金屬納米線106，如圖1C 所示。圖2是通過常規(guī)的自底向上ECD工藝形成的多個金屬納米線的圖。
上述的常規(guī)的自底向上ECD工藝還^^皮用于形成組分調(diào)制的結構，其 包括鐵磁性材料和非磁性材料的交替層，例如Co/Cu、 Co/Ru、 Co/Au、 Ni/Cu、 NiCo/Cu、酵e/Cu、 CoFe/Cu、 FeCoNi/Cu等。這樣的組分調(diào)制 的鐵磁性-非磁性結構在巨磁阻(GMR)應用中尤其有用，其需要鐵磁性 和非磁性材料的交替層。
然而，上述鐵磁性/非磁性疊層結構的常規(guī)自底向上電沉積依賴于鐵磁 性/非磁性材料的可逆電勢之間的大的差異。在大多數(shù)情況下，非磁性材料 例如Cu和Au與4失磁性材料例如Fe、Ni和Co相比非常不易腐蝕(noble )。 換句話說，非磁性元素在比鐵磁性元素明顯小的負電勢下電沉積。此外， 非磁性和鐵磁性材料在電沉積期間不會相互反應。因此，通常使用具有少量非磁性元素和過量鐵磁性元素的電解液來形成鐵磁性/非磁性疊層結構。
在相對低的負電勢下，純元素的非磁性材料被電化學沉積，而4失磁性材料 不被沉積。在相對高的負電勢下，非磁性和鐵磁性元素都被電化學沉積。
由于在溶液中可獲得的非i茲性種(species)的量小，鐵磁性材料的沉積速 度顯著快于非磁性材料的沉積速度，因此導致具有鐵磁性特性的沉積層。
常規(guī)的自底向上ECD工藝從來沒有^L用于形成這樣的組分調(diào)制的結 構，該結構包括不同鐵磁性材料的交替層，這些鐵磁性材料具有非常接近 的可逆電勢并在電沉積期間相互反應。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用包括不同脈沖ECD或電鍍工藝的多個交替第
一和第二鐵磁性層的材料組分形成上述存儲器存儲裝置的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種方法，包括以下步驟
形成包括支撐基質(zhì)的a結構，所述支撐基質(zhì)具有至少一個開口孔， 所述開口孔延伸穿過所述支撐基質(zhì)到達導電基層；以及
通過將所述I41結構浸入電鍍?nèi)芤褐校⑼ㄟ^將具有交替脈沖的脈沖 電鍍電勢施加到所述141結構的所述導電基層，對所述J41結構進行電鍍， 以在所述支撐基質(zhì)的所述至少一個開口孔中沉積多個不同材料組分的交替 鐵磁性層，所述電鍍?nèi)芤喊ㄖ辽僖环N鐵磁性金屬元素和一種或多種附加 的、不同的磁性或非磁性金屬元素。
優(yōu)選，所述至少一個開口孔具有從約10nm到約1000nm的截面直徑。
在本發(fā)明的優(yōu)選但不必需的實施例中，所述電鍍?nèi)芤喊ǖ谝昏F磁性 金屬元素和第二、不同的鐵磁性金屬元素。所述所得的鐵磁性層的一部分 包括所述第一 (而不是第二)鐵磁性金屬元素，并且所述所得的鐵》茲性層 的其他部分包括所述第二(而不是第一)、不同的鐵磁性金屬元素?？蛇x地， 所述沉積的鐵磁性層都包括所述第 一和第二鐵磁性金屬元素，但比例不同。
在本發(fā)明的可選實施例中，所述電鍍?nèi)芤喊ㄨF磁性金屬元素和非鐵 磁性金屬元素。所述所得的交替鐵磁性層是鐵磁性的并都包括所述鐵磁性 金屬元素和所述非鐵磁性金屬元素，但比例不同。在本發(fā)明的另 一個可選實施例中，所述電鍍?nèi)芤喊ㄨF磁性金屬元素、 第一非鐵磁性金屬元素和第二、不同的非鐵磁性金屬元素。所述所得的鐵 磁性層的一部分包括所述鐵磁性金屬元素和所述第一(而不是第二)非鐵 磁性金屬元素的合金，并且所述所得的鐵磁性層的其他部分包括所述鐵磁 性金屬元素和所述第二(而不是第一)非鐵磁性金屬元素的合金。
在本發(fā)明的另 一個可選實施例中，可以施加具有多個高和/或低電勢值 的電勢脈沖，并且在所述M基質(zhì)中的至少一個開口孔可以用兩種以上不
同的材料組分的交替鐵磁性層填充。所述不同材料組分包括不同的4失磁性 元素、不同的非4失磁性元素、不同比例的相同4失>磁性元素、或不同比例的 相同鐵磁性和非鐵磁性元素。
對于一個具體實例，所述電鍍?nèi)芤喊∟i鹽和Fe鹽，以使所得的第 一和第二4失磁性層都包括Ni-Fe合金但具有不同比例的Ni和Fe。
所述支撐基質(zhì)包括任何合適的材料，例如光致抗蝕劑、抗電子束和x 射線的介質(zhì)材料等，其可以被構圖以在其中形成開口孔。優(yōu)選但不必需， 所述支撐基質(zhì)包括選自如下的材料Si、 Si02、 Si3N4, Al、人1203及其混合 物。
所述導電基層包括任何導電的材料，例如金屬、金屬合金、金屬硅化 物、金屬氮化物、摻雜半導體等。優(yōu)選但不必需，所述導電基層包括選自 如下的材料Au、 Cu、 Pt、 Pd、 Ag、 Si、 GaAs及其合金。
所述脈沖電鍍電勢具有范圍從約-1.0V到-1.8V (相對于飽和甘汞電極 或SCE測量的)的高樂P中，和范圍從約-0.3V到-1.4V (相對于SCE測量 的)的低脈沖，假設高電勢脈沖始終具有比之前或之后的低電勢脈沖的電 勢高的電勢。此外，脈沖電鍍電勢可以包括兩種以上電勢值的高和/或低脈 沖，以使形成的納米結構包括兩種以上不同材料組分的交替鐵磁性層。此 外，所述脈沖電鍍電勢可以包括下面將更加詳細進行描述的連續(xù)變化，以 使形成的納米結構包括連續(xù)和漸變的組分變化。
本發(fā)明的方法還包括對所述交替鐵磁性層進行磁化，以形成由位于其 間的疇壁將其相互分離的多個相反方向的交替磁疇的步驟。該磁疇和疇壁 在施加驅(qū)動電流的情況下可以移動經(jīng)過所述交替4失磁性層。如此，形成磁性存儲裝置，其中數(shù)據(jù)可以被存儲為磁疇的磁化和疇壁的存在。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種納米結構，其具有從約10nm 到約1000nm的截面直徑，并包括多個不同材料組分的交替鐵磁性層。例 如，所述鐵磁性層的一部分包括第一鐵磁性金屬元素，并且所述鐵磁性層 的其他部分包括第二、不同的鐵磁性金屬元素?？蛇x地，所述鐵磁性層都 包括第一4失磁性金屬元素和第二、不同的鐵磁性金屬元素，但比例不同。 此外，所述鐵磁性層的一部分包括鐵磁性金屬元素和第一非鐵磁性金屬元 素的合金，并且所述鐵i茲性層的其他部分包括所述相同的鐵磁性金屬元素 和第二、不同的非鐵磁性金屬元素的合金。此外，所述交替鐵磁性層包括 相同的鐵磁性和非鐵磁性金屬元素，但比例不同。
在本發(fā)明的示例性但不必需的實施例中，所述第一和第二鐵磁性層都 包括Ni-Fe合金但具有不同比例的Ni和Fe。
本發(fā)明的納米結構還包括由位于其間的疇壁將其相互分離的多個相反 方向的交替磁疇。所述i茲疇和疇壁在施加驅(qū)動電流的情況下可以移動經(jīng)過 所述第一和第二鐵磁性層。因此，本發(fā)明的納米結構可以作為磁性存儲裝 置而起作用，其中數(shù)據(jù)可以被存儲為磁疇的磁化和疇壁的存在。
通過下面的描述和所附的權利要求書，本發(fā)明的其他方面、特征和優(yōu) 點將更加明顯。


圖1A-1C是說明通過掩模工藝形成金屬納米線的常規(guī)自底向上ECD 或電鍍的處理步驟的截面圖。
圖2是通過常規(guī)的自底向上ECD工藝形成的多個金屬納米線的視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括不同材料組分的交替的第一和 第二鐵磁性層的組分調(diào)制的納米結構的截面圖。
圖4是繪制了由兩種不同的Ni-Fe電鍍?nèi)芤撼练e的Ni-Fe合金的Fe含 量與所施加的電鍍電勢的函數(shù)關系的圖。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括突變交替高和低脈沖的脈 沖電鍍電勢的電勢分布。
8圖6A和6B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含Ni45Fe55和NisoFe20 合金的交替層的鐵磁性納米線的掃描電子顯微鏡(SEM)圖，該交替層使 用具有與圖5所示相似的電勢分布的脈沖電勢電鍍形成。示出了在酸性溶 液中被蝕刻以選擇性除去Ni45Fe55合金之后的線。線的較厚部分包含 Nis。Fe2。合金，線的較薄部分包含Ni4sFe55合金。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括交替高和低脈沖并在其間 具有斜坡周期的脈沖電鍍電勢的電勢分布。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含Ni4sFe55和Ni8。Fe2o合金的 交替層的鐵磁性納米線的SEM圖，該交替層使用具有與圖7所示相似的 電勢分布的脈沖電勢電鍍形成。示出了在酸性溶液中被蝕刻以選擇性除去 Ni45Fess合金之后的線。線的較厚部分包含Nis。Fe2。合金，線的較薄部分包 含Ni45Fess合金。
圖9A-9H示出了不同電勢分布的各種示例性脈沖電鍍電勢。
具體實施例方式
在下面的描述中，闡述了許多具體細節(jié)，例如具體的結構、成分、材 料、尺寸、工藝步驟和技術，為了提供對本發(fā)明的徹底理解。然而，本領 域的技術人員將意識到本發(fā)明可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施。此 外，沒有描述公知的結構或工藝步驟，以不使本發(fā)明晦澀。
應該理解，當某一要素例如層、區(qū)域或基玲反被稱為"在另一個要素上" 時，其可以直接在另一個要素上，或者還存在中間要素。相反，當某一要 素被稱為"直接在另一個要素上"時，不存在中間要素。也應該理解，當 某一要素被稱為"與另一個要素連接或耦合"時，其可以與另一個要素直 接連接或耦合，或者還存在中間要素。相反，當某一要素被稱為"直接與 另一個要素連接或耦合"時，不存在中間要素。
這里使用的術語"鐵磁性材料，，是指可以通過施加外部磁場被磁化并 在外部磁場除去之后展現(xiàn)出剩余磁性的任何材料。
這里使用的術語"鐵磁性層"是指總體上展現(xiàn)自然磁性的一個或多個 疊層結構。本發(fā)明的鐵磁性層包括至少一個鐵磁性元件，具有或不具有附加的鐵磁性或非4先磁性元件。
本發(fā)明提供了組分調(diào)制的鐵磁性納米結構，每個納米結構具有從約
10nm到約1000nm的截面直徑并包括不同材料特性的交替鐵磁性層。本 發(fā)明還可以廣泛地應用于包括不同材料特性的交替鐵磁性層的薄膜結構。
》笨的在生磁抖缺來娃始"5T以赫磁化,以飛虛.客+^目《古向的交替/P茲疇， 在其之間具有疇壁。磁疇和疇壁可以在鐵/茲性層中移動，不同材料特性的 交替鐵》茲性層在釘扎疇壁和確保疇壁以非常不連續(xù)和精確的增量或步進移 動時非常有效，而沒有任何漂移。如此，鐵磁性納米結構可以用作存儲器 存儲裝置，其中數(shù)據(jù)被存儲為磁疇和疇壁的位置。
具體地，圖3示出了多個鐵磁性納米線14的截面圖，每個納米線具有 從約10nm到約1000nm的截面直徑，并包括不同材料組分的交替的笫一 和第二鐵磁性層14A和14B。
在本發(fā)明的一個示例性但不必需的實施例中，每個第一鐵磁性層14A 包含第一鐵/茲性材料A，每個第二鐵磁性層14B包含第二、不同的鐵磁性 材料B。在本發(fā)明的一個可選實施例中，第一和第二鐵J茲性層14A和14B 都包括第一鐵磁性材料A和第二、不同的鐵磁性材料B，但是比例不同。 在本發(fā)明的另一個可選實施例中，每個第一鐵磁性層14A包含混合有第一 非鐵磁性材料C的鐵磁性材料A，每個第二鐵磁性層14B包含混合有第二、 不同的非鐵磁性材料D的鐵磁性材料A，假設這些非鐵磁性材料C和D 不會影響層14A和14B的總體鐵磁性特性。在本發(fā)明的另一個實施例中， 第一和第二鐵磁性層14A和14B都包括混合有非鐵磁性材料C的鐵磁性 材料A，但是比例不同，假設該非鐵磁性材料C不會影響層14A和14B 的總體鐵磁性特性。
上述的4失磁性材料A和B可以包括任何合適的鐵磁性元素。例如，鐵 磁性材料A和B可以包括一種或多種鐵磁性元素，其包括但不限于Fe、 Ni、 Co、 Gd、 Dy、 Tb、 Ho、 Er及其混合物或組合物。該鐵磁性材料A 和B可以純的形式存在，或者作為與其他鐵磁性或非鐵磁性材料的混合物。
性元素或其混合物Ru、 Mo、 Mn、 Cr、 Si、 Ge、 Ga、 As、 Cu、 Rh、 Pt、Au、 Pd等。
圖3的鐵磁性納米線可以在小區(qū)域中被磁化以形成交替的相反方向的 磁疇以及位于其間的疇壁。磁疇和疇壁可以在施加驅(qū)動電流的情況下移動。 如此，鐵磁性納米線可以用作存儲器存儲裝置，其中數(shù)字數(shù)據(jù)被存儲為每 個部分14A中的每個磁疇的磁化，并且相鄰磁疇之間的疇壁可以被釘扎在 部分14B中。在施加驅(qū)動電流的情況下當磁疇被移動經(jīng)過讀取或?qū)懭朐O備 時，可以通過該讀取或?qū)懭朐O備從該存儲器存儲裝置中讀取信息或?qū)⑿畔?寫入該存儲器存儲裝置。
需要注意的是，本發(fā)明的鐵磁性納米結構可以具有規(guī)則或不規(guī)則的截 面形狀，例如圓形、方形、矩形、三角形、多邊形、半圓形、橢圓形等。
實心納米棒，或者是具)非磁性"絕緣或高阻半導體芯的l狀納i結構Z 盡管如圖3所示的鐵磁性納米結構只包括兩個不同的4失磁性層，應該 理解本發(fā)明的鐵磁性納米結構可以包括兩個以上不同的層，即可以在交替 的第一和第二鐵磁性層14A和14B之間提供不同材料組分的附加層，該附 加層可以是鐵磁性或非鐵磁性的。
上述鐵磁性納米線可以通過脈沖ECD工藝形成。具體地，首先形成 包含具有至少一個開口孔的支撐基質(zhì)和導電基層的141。支撐基質(zhì)可以包 括任何合適的材料，包括但不限于Si、 Si02、 Si3N4, Al、入1203及其混合 物。因此，開口孔優(yōu)選具有從約10nm到約1000nm的截面直徑。此外， 開口孔優(yōu)選延伸穿過支撐基質(zhì)到達導電基層，以使導電基層可以用作用于 隨后電鍍的籽晶層。開口孔的形狀確定將要形成的鐵磁性納米線的形狀。 導電基層包括任何適合于電鍍的導電材料，其包括但不限于Au、 Cu、 Pt、 Ag、 Si、 GaAs及其合金。
例如，陽極化的入1203膜或商業(yè)可獲得的Whatman⑧膜(由新澤西州 弗倫翰公園的Whatman公司制造)可以用于通過在該膜的一側上濺射金 屬以形成導電基層來形成本申請的J41，該膜包含其中具有開口孔的氧化 鋁的支撐基質(zhì)。
然后，在脈沖電鍍電勢下在電鍍?nèi)芤褐袑ι鲜鯩結構進行電鍍，以形成交替的不同材料組分的鐵磁性層。隨后，選擇性除去支撐基質(zhì)以形成 希望的鐵磁性納米結構。
這里使用的電鍍?nèi)芤喊ㄨF磁性金屬種的一種或多種鹽和一種或多種
支撐(supporting)電解質(zhì)鹽。電鍍?nèi)芤哼€包括一種或多種成分，例如pH 緩沖劑、洛合劑、表面活性劑、有機添加物(例如光亮劑或抑制劑)等， 用于增強沉積層的材料質(zhì)量。
例如，電鍍?nèi)芤喊ǖ谝昏F磁性金屬元素的第一鹽和第二、不同的鐵 磁性金屬元素的至少一種附加鹽，其可以用于形成交替的包括不同的鐵磁 性金屬元素的鐵磁性層，或者包括相同的鐵磁性金屬元素但比例不同的鐵 磁性層?？蛇x地，電鍍?nèi)芤喊ㄨF磁性金屬元素的鹽和非鐵磁性金屬元素 的至少一種附加鹽，其可以用于形成交替的包括鐵磁性金屬元素和非鐵磁 性金屬元素但比例不同的鐵磁性層。此外，電鍍?nèi)芤喊ㄨF磁性金屬元素 的鹽和第一非鐵/茲性金屬元素的第一附加鹽和第二、不同的非鐵磁性金屬 元素的第二附加鹽，其可以用于形成交替的包括相同的鐵磁性金屬元素并 混合有不同的非鐵磁性金屬元素的鐵磁性層。
一種示例性電鍍?nèi)芤喊s0.05-0.5 mol/L的硫酸鎳、0.01-1 mol/L的 氯化鎳、0.005-0.2 mol/L的硫酸亞鐵、0.1-0.5 mol/L的硼酸、0.1-1 mol/L 的氯化鈉以及0.1-2 g/L的糖精鈉和0.05-0.1 g/L的十二烷基琉酸鈉，其可 以用于形成交替的包括具有不同Ni和Fe含量的Ni-Fe合金的鐵磁性層。
當施加不同的電鍍電勢時，可以使用相同的電鍍?nèi)芤撼练e不同材料組 分的金屬層。圖4示出了與電鍍電勢的變化相對應的在電鍍的Ni-Fe合金 中Fe含量的變化。具體地，在約-L3V (相對于SCE測量的)的相對低的 電鍍電勢下，利用溶液1和2電鍍的Ni-Fe合金中的Fe含量在從約40% 到約55%的范圍內(nèi)變化。然而，在約-1.6V (相對于SCE測量的)的相對 高的電鍍電勢下，F(xiàn)e含量減小到約20。/0。
因此，通過對上述基板結構的導電基層施加交替高和低脈沖的脈沖電 鍍電勢，可以在連續(xù)的電鍍工藝中使用相同的電鍍?nèi)芤盒纬删哂胁煌牧?組分的交替鐵磁性層。交替鐵磁性層的厚度可以通過每個電勢脈沖的持續(xù) 時間來精確控制。
12圖5示出了可以用于本發(fā)明的示例性脈沖電鍍電勢的電勢分布。具體 地，脈沖電鍍電勢包括電勢值E1的低脈沖和電勢值E2的高脈沖，高和低 脈沖隨著時間從一個突變到另一個。優(yōu)選但不是必需，高脈沖具有從約 -1.0V到約-1.8V (相對于SCE測量的)范圍的電勢值，而低脈沖具有從約 -3.0V到約-1.4V (相對于SCE測量)范圍的電勢值。
圖6A示出了包含M4sFe55和Ni8()Fe2()的交替層的鐵磁性納米線的SEM 圖，該交替層使用具有與圖5所示相似的電勢分布的脈沖電鍍電勢通過上 述示例性電鍍?nèi)芤弘婂冃纬?。具體地，相對于飽和甘汞電極，高脈沖具有 約-1.6V的電勢值，低脈沖具有約-L3V的電勢值。在NaOH溶液中溶解 入1203基質(zhì)，并在成《象之前在HN03乙醇溶液中蝕刻線。典型地，在NiFe 合金中Fe含量越高，在HN03乙醇溶液中NiFe合金被溶解得越快。因此， 包含Ni45Fe55合金的部分顯著薄于包含Ni8QFe2。合金的部分，因為相對于 NisoFe2。合金選擇性蝕刻Ni4sFes5合金。結果，組分調(diào)制可以^皮容易地觀察。 圖6B是圖6A中白色圏內(nèi)的區(qū)域放大圖。如圖6B所示，Ni4sFes5層具有 約400nm的厚度，Ni8。Fe2。層具有約200nm的厚度。
圖7示出了在本發(fā)明中可以使用的另 一個示例性脈沖電鍍電勢的電勢 分布。具體地，脈沖電鍍電勢包括交替的電勢值E1的低脈沖和電勢值E2 的高脈沖，并在El和E2之間提供斜坡周期(T )。可以通過該斜坡周期更 加連續(xù)地且漸變地控制電鍍層的組分。圖8示出了包含Ni45Fe55和Ni8()Fe20 的交替層的鐵磁性納米線的SEM圖，該交替層使用具有與圖7所示相似 的電勢分布的脈沖電鍍電勢電鍍形成。
脈沖電鍍電勢可以具有任何合適的電勢分布，只要該電勢分布包含交 替的高和低脈沖即可。例如，如圖9A-9H所示的附加電勢分布也可以用于 形成本發(fā)明的鐵磁性納米結構。此外，脈沖電鍍電流可以包括不同電勢值 的高脈沖或者不同電勢值的低脈沖，或者二者都包括，以使所形成的納米 結構在第一和第二4失磁性層之間包括不同材料組分的附加層。
需要注意的是，本發(fā)明廣泛地包括具有不同材料組分的交替鐵磁性層 的任何鐵磁性納米結構。交替鐵磁性層的數(shù)量可以從2個變化到幾百個。 此外，每個鐵磁性層可以包括混合有任何數(shù)量的附加鐵磁性或非磁性元素的任何鐵磁性元素，只要該層的總體特性保持4失磁性即可。
本發(fā)明的鐵磁性納米結構可以用于形成上述存儲器存儲裝置，或者任
何其他需要不同材料組分的交替鐵磁性層的自旋電子(spinstronic)裝置。盡管在此通過具體的實施例、特征和方面描述了本發(fā)明，但是應該認識到本發(fā)明并不限于此，而是可以延伸應用于其他的修改、變形、應用和實施例，并且因此所有這些其他的修改、變形、應用和實施例也凈皮認為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種方法，包括以下步驟形成包括支撐基質(zhì)的基板結構，所述支撐基質(zhì)具有至少一個開口孔，所述開口孔延伸穿過所述支撐基質(zhì)到達導電基層；以及通過將所述基板結構浸入電鍍?nèi)芤褐?，并通過將具有交替高和低脈沖的脈沖電鍍電勢施加到所述基板結構的所述導電基層，對所述基板結構進行電鍍，由此在所述至少一個開口孔中沉積至少多個不同材料組分的交替鐵磁性層，所述電鍍?nèi)芤喊ㄖ辽僖环N鐵磁性金屬元素和一種或多種附加的、不同的鐵磁性或非磁性金屬元素。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述開口孔具有從約10nm到約 1000nm的截面直徑。
3，根據(jù)權利要求l所述的方法，其中所述電鍍?nèi)芤喊ǖ谝昏F磁性金 屬元素和第二、不同的鐵磁性金屬元素，其中所述沉積的鐵磁性層的一部 分包括所述第一鐵磁性金屬元素，并且所述沉積的鐵磁性層的其他部分包 括所述第二、不同的鐵磁性金屬元素。
4. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中所述電鍍?nèi)芤喊ǖ谝昏F磁性金 屬元素和第二、不同的鐵磁性金屬元素，并且其中所述交替鐵磁性層都包 括所述第 一和 第二鐵磁性金屬元素，但比例不同。
5. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中所述電鍍?nèi)芤喊ㄨF磁性金屬元 素和非鐵磁性金屬元素，并且其中所述交替鐵》茲性層都包括所述鐵磁性金 屬元素和所述非鐵磁性金屬元素，但比例不同。
6. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中所述電鍍?nèi)芤喊ㄨF磁性金屬元 素、第一非鐵磁性金屬元素和第二、不同的非鐵磁性金屬元素，其中所述 沉積的鐵磁性層的一部分包括所述鐵磁性金屬元素和所述第一非鐵磁性金 屬元素的合金，并且其中所述沉積的鐵磁性層的其他部分包括所述鐵磁性 金屬元素和所述第二、不同的非鐵磁性金屬元素的合金。
7. 根椐權利要求l所述的方法，其中所述支撐基質(zhì)包括選自如下的材 料光致抗蝕劑、抗電子束和x射線的介質(zhì)材料、及其混合物。
8. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中所述支撐基質(zhì)包括選自如下的材 料Si、 Si02、 Si3N4、 Al、入1203及其混合物。
9. 根據(jù)權利要求l所述的方法，其中所述導電基層包括選自如下的材 料Au、 Cu、 Pt、 Pd、 Ag、 Si、 GaAs及其合金。
10. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中相對于飽和甘汞電極(SCE) 測量的所述脈沖電鍍電勢的所述高脈沖范圍為從約-1.0V到約-1.8V，并且 相對于所述SCE測量的所述脈沖電鍍電流的所述低脈沖范圍為從約-0.3V 到約-1.4V。
11. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述脈沖電鍍電勢包括不同電 勢值的高脈沖和/或不同電勢值的低電勢，由此形成兩種以上不同材料組分 的交替鐵磁性層。
12. 根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括對所述交替鐵磁性層進行磁 化，以形成由位于其間的疇壁將其相互分離的多個相反方向的交替磁疇， 其中所述磁疇和疇壁在施加驅(qū)動電流的情況下可以移動經(jīng)過所述交替鐵磁 性層。
13. —種納米結構，具有從約10nm到約1000nm的截面直徑，并至少 包括多個不同材料組分的交替4失/磁性層。
14. 根據(jù)權利要求13所述的納米結構，其中所述鐵磁性層的一部分包 括第一鐵磁性金屬元素，并且所述鐵磁性層的其他部分包括第二、不同的 鐵磁性金屬元素。
15. 根據(jù)權利要求13所述的納米結構，其中所述鐵磁性層都包括第一 鐵磁性金屬元素和第二、不同的鐵磁性金屬元素，但比例不同。
16. 根據(jù)權利要求13所述的納米結構，其中所述鐵磁性層都包括鐵磁 性金屬元素和非鐵磁性金屬元素，但比例不同。
17. 根據(jù)權利要求13所述的納米結構，其中所述鐵磁性層的一部分包 括鐵磁性金屬元素和第一非鐵磁性金屬元素的合金，并且其中所述鐵磁性 層的其他部分包括所述鐵磁性金屬元素和第二、不同的非鐵磁性金屬元素 的合金。
18. 根據(jù)權利要求13所述的納米結構，其中所述第一和第二鐵磁性層都包括Ni-Fe合金但具有不同比例的Ni和Fe。
19. 根據(jù)權利要求13所述的納米結構，包括兩種以上不同材料組分的 交替鐵磁性層。
20. 根據(jù)權利要求13所述的納米結構，還包括由位于其間的疇壁將其 相互分離的多個相反方向的交替磁疇，其中所ii/^疇和疇壁在向所述納米 結構施加驅(qū)動電流的情況下可以移動經(jīng)過所述交替4失磁性層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于形成包含不同材料組分的交替的第一和第二鐵磁性層的結構的方法。首先，形成包含支撐基質(zhì)和導電基層的基板，所述支撐基質(zhì)具有至少一個開口孔。然后，在包含至少一種鐵磁性金屬元素和一種或多種附加的、不同的金屬元素的電鍍?nèi)芤褐袑λ龌暹M行電鍍。將具有交替高和低電勢的脈沖電流施加到所述基板結構的所述導電基層，以在所述支撐基質(zhì)的所述開口孔中形成不同材料組分的交替鐵磁性層。
文檔編號H01F1/00GK101681706SQ200780048050
公開日2010年3月24日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權日2007年1月5日
發(fā)明者H·德利吉安尼, L·T·羅曼基夫, 強 黃 申請人:國際商業(yè)機器公司