(57)【要約】【課題】結晶構造転移による異方性磁界の増大が見られ、加熱処理による粒子間焼結が抑制された、均一な厚さの磁性ナノ粒子単層膜およびこれを用いた磁気記録媒体と、加熱処理による粒子間焼結が抑制された均一な厚さのナノ粒子単層膜を提供する。【解決手段】基板上に形成されたカップリング剤層に加熱処理を行って得られる粒子保持層と、前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化され、好適には４００℃以上で前記加熱処理が施された平均粒径３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の磁性ナノ粒子群とを有し、異方性磁界が１５９０ｋＡ／ｍ以上である磁性ナノ粒子単層膜とする。また磁気記録層として基板上に上記磁性ナノ粒子単層膜を有する磁気記録媒体とする。さらに、上記磁性ナノ粒子単層膜と同様の方法で作製されるナノ粒子単層膜とする。【選択図】  図１
2005025816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたカップリング剤層に加熱処理を行って得られる粒子保持層と、
前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化され、前記加熱処理が施された平均粒径３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の磁性ナノ粒子群とを有し、
異方性磁界が１５９０ｋＡ／ｍ以上である
磁性ナノ粒子単層膜。
【請求項２】
前記カップリング剤層は磁性ナノ粒子を吸着する官能基を有するカップリング剤を含む
請求項１記載の磁性ナノ粒子単層膜。
【請求項３】
前記カップリング剤は一般式（１）により表されるシランカップリング剤を含む
【化１】
2005025816.tif 000004
（式（１）中、Ｘはアミノ基およびその誘導体を含み、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ低級アルコキシ基、水酸基、低級アルキル基、フェニル基、ハロゲン元素からなる群から選択される。）
請求項２記載の磁性ナノ粒子単層膜。
【請求項４】
前記磁性ナノ粒子群は液相合成された合金ナノ粒子群であって、４００℃以上の前記加熱処理が施されることにより１５９０ｋＡ／ｍ以上の異方性磁界を発現する
請求項１記載の磁性ナノ粒子単層膜。
【請求項５】
前記合金ナノ粒子群の材料はＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄ、ＭｎＡｌ、ＦｅＰｔＭ、ＣｏＰｔＭ、ＦｅＰｄＭ、ＭｎＡｌＭからなる群から選択される
（化学式中、Ｍは合金を構成する他の二元素より融点が低く、同等の原子半径を有する元素を表し、これにはＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ａｕ、Ｔｌ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ａｔが含まれる。）
請求項４記載の磁性ナノ粒子単層膜。
【請求項６】
前記磁性ナノ粒子群が磁気記録に用いられる
請求項１記載の磁性ナノ粒子単層膜。
【請求項７】
前記磁性ナノ粒子群を被覆する保護膜をさらに有する
請求項１記載の磁性ナノ粒子単層膜。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に形成されたカップリング剤層に加熱処理を行って得られる粒子保持層と、
前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化され、前記加熱処理が施された平均粒径３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の磁性ナノ粒子群とを有し、
異方性磁界が１５９０ｋＡ／ｍ以上であり、
前記磁性ナノ粒子群が磁気記録に用いられる
磁気記録媒体。
【請求項９】
基板上に形成されたカップリング剤層に加熱処理を行って得られる粒子保持層と、
前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化され、前記加熱処理が施されたたナノ粒子群とを有する
ナノ粒子単層膜。
【請求項１０】
基板上に形成されたカップリング剤層からなる粒子保持層と、
前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化されたナノ粒子群とを有する
ナノ粒子単層膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ナノ粒子が単層で固定されたナノ粒子単層膜に関し、特に磁性ナノ粒子が単層で固定化された、磁気記録等に用いることができる磁性ナノ粒子単層膜と、それを用いた磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、コンピュータなどに用いられる磁気記録媒体は急速に高密度化が進んでいる。例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）媒体における記録密度の上昇は年率１００％とも言われ、それに伴い強磁性粒子の微細化の要求が高まっている。しかしながら、強磁性体はサイズが小さくなると、その小さな体積中の磁気モーメントが自由に熱振動するため、磁化方向を記録することができなくなる。ＨＤＤ媒体においては現在ＣｏＣｒＰｔなどの磁性材料が用いられているが、熱揺らぎの観点から１０ｎｍ程度の大きさで限界が見えはじめている。
【０００３】
そのため、保磁力を維持しながら微細化を達成するためには、磁気異方性の強い材料を用いることが重要である。強い磁気異方性を示す磁性材料としては、Ｃｏ、Ｃｏ３Ｐｔ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔ３、Ｆｅ３Ｐｔ、ＦｅＰｔ、ＦｅＰｔ３、Ｃｏ３Ｐｔ、ＦｅＰｄ、ＭｎＢｉ、ＭｎＡｌなどの遷移金属・合金、あるいはＴｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、ＳｍＣｏ５、Ｓｍ２Ｃｏ１７、Ｎｄ２Ｆｅ１４−ｘＣｏｘＢ、Ｎｄ２−ｘＤｙｘＦｅ１４Ｂなどの希土類金属・合金がある。
【０００４】
現在、次世代高密度磁気記録媒体としてＣｏＰｔあるいはＦｅＰｔナノ粒子薄膜の研究が盛んに行われている。これらは主にＨＤＤ媒体の一般的な製造法であるスパッタ法により成膜されている。成膜後に６００℃以上の加熱処理を行うか、あるいは６００℃以上の基板温度で成膜することにより、高保磁力のナノ粒子薄膜が得られる。これは、加熱処理によって、ＣｏＰｔあるいはＦｅＰｔの結晶構造が結晶磁気異方性の小さいＡ１（面心立方）相から大きいＬ１０相に構造転移するためである。
【０００５】
しかしながら、成膜初期段階におけるランダムな核生成過程のため、粒子サイズ分布は広く、少なくとも２０％以上である。さらに、加熱処理による粒子間焼結は粒子サイズ分布をさらに悪くする。高密度磁気記録には媒体ノイズの低減が重要であるが、粒子サイズ分布が広い場合、媒体ノイズが大きくなり、Ｓ／Ｎ比の優れた媒体が得られない。
【０００６】
磁性ナノ粒子の合成方法としては、例えばアーク放電プロセスを含む方法（特許文献１参照）があり、粒子サイズ分布の狭いナノ粒子群合成法としては、化学的液相合成法がある。Ｃｏ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔ３、ＦｅＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＦｅＰｄ、ＳｍＣｏ、ＮｄＦｅなどの磁性材料については、液相合成法が検討されている（例えば非特許文献２参照）。液相合成法により得られたナノ粒子群はその表面がオレイン酸、オレイルアミン等の有機安定化剤で被覆されており、粒子凝集することなく、溶媒中に安定に分散している。
【０００７】
非特許文献１には、上記のようなナノ粒子を基板上に層状に配置させる方法が開示されている。この方法によれば、オレイン酸およびオレイルアミンで被覆されたＦｅＰｔナノ粒子群が分散している溶液を基板上に滴下後、溶媒が蒸発する過程で、ＦｅＰｔナノ粒子群が自己組織的に配列した構造体が形成される。この構造体は、５００〜６００℃以上の加熱処理によるＦｅＰｔナノ粒子の結晶構造転移によって、高い磁気異方性を示す。このような磁性ナノ粒子の自己組織化は、次世代高密度磁気記録媒体の新たな作製手法として注目されている。
【０００８】
【特許文献１】
特表平９−５０６２１０号公報
【特許文献２】
特開２０００−４８３４０号公報
【非特許文献１】
Ｓ．  Ｓｕｎ，  Ｃ．  Ｂ．  Ｍｕｒｒａｙ，  Ｄ．  Ｗｅｌｌｅｒ，  Ｌ．  Ｆｏｌｋｓ，  Ａ．  Ｍｏｓｅｒ，  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２０００，  ２８７，  ｐ．  １９８９
【非特許文献２】
Ｍ．  Ｐ．  Ｐｉｌｅｎｉ，  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂ  ２００１，  １０５，  ｐ．  ３３５８
【非特許文献３】
Ｍ．  Ｃｈｅｎ，  Ｄ．  Ｅ．  Ｎｉｋｌｅｓ，  Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．  ２００２，  ２，  ｐ．  ２１１
【非特許文献４】
Ｓ．  Ｓｕｎ，  Ｓ．  Ａｎｄｅｒｓ，  Ｈ．  Ｆ．  Ｈａｍａｎｎ，  Ｊ．  Ｕ．  Ｔｈｉｅｌｅ，  Ｊ．  Ｅ．  Ｅ．  Ｂａｇｌｉｎ，  Ｔ．  Ｔｈｏｍｓｏｎ，  Ｅ．  Ｅ．  Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ，  Ｃ．  Ｂ．  Ｍｕｒｒａｙ，  Ｂ．  Ｄ．  Ｔｅｒｒｉｓ，  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．  ２００２，  １２４，  ｐ．  ２８８４
【非特許文献５】
Ｏ．  Ｋｉｔａｋａｍｉ，  Ｙ．  Ｓｈｉｍａｄａ，  Ｋ．  Ｏｉｋａｗａ，  Ｈ．  Ｄａｉｍｏｎ，  Ｆ．  Ｆｕｋａｍｉｃｈｉ，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ２００１，  ７８，  ｐ．  １１０４
【非特許文献６】
Ｓ．  Ｋａｎｇ，  Ｊ．  Ｗ．  Ｈａｒｒｅｌｌ，  Ｄ．  Ｅ．  Ｎｉｋｌｅｓ，  Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔ．  ２００２，  ２，  ｐ．  １０３３
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、自己組織的に形成された構造体には、以下に示す二点の問題がある。第一に、広い範囲にわたって構造体の規則性や粒子層厚を制御することが困難である。構造体の大きさはμｍオーダーであり（大きなものでも５０μｍ角程度）、さらに構造体の粒子層厚は均一ではない（例えば非特許文献２参照）。すなわち、基板上には不均一な粒子層厚の構造体がアイランド状に形成される。このことは、広い面積範囲にわたって均一な粒子層厚の構造体が一様に形成される必要がある磁気記録媒体においては問題である。
【００１０】
第二に、５００〜６００℃以上の高温加熱処理によって、粒子表面を覆う有機安定化剤が分解して粒子が移動し、粒子間焼結が起こる。例えば、平均粒径３．５ｎｍのＦｅＰｔナノ粒子自己組織化薄膜に、Ａｒ雰囲気下で６００℃あるいは７００℃で３０分間加熱処理をすると、平均粒径７．９ｎｍあるいは１６．４ｎｍまで大きくなってしまう（例えば非特許文献３参照）。その結果、粒子サイズ分布が広くなり、粒子層厚の均一性が悪化するため、Ｓ／Ｎ比の優れた媒体が得られない。
【００１１】
上記の第一の問題点を解決するための方法、すなわち、基板上の広い面積にわたって均一な粒子層厚の構造体を作製する試みは、非特許文献４に報告されている。この方法によれば、基板上にポリビニルピロリドンあるいはポリエチレンイミン等のＦｅＰｔナノ粒子を吸着する高分子膜を形成し、その上にＦｅＰｔナノ粒子を固定化する。
【００１２】
しかしながら、この方法では基板上に過剰な吸着サイトが形成されることと、高分子が基板上から脱離することにより、ナノ粒子が凝集する。したがって、直径７ｎｍ以下のナノ粒子群を用いて、基板全面にわたって均一な粒子層厚の構造体を作製するには不都合であった。また、５００〜６００℃以上の加熱処理によって、高分子膜および粒子表面を覆う有機安定化剤が分解して粒子が移動するため、粒子間焼結を防ぐことができなかった。
【００１３】
上記の第二の問題点を解決するため、加熱処理による粒子間焼結を抑制する試みとして、ナノ粒子の構造転移温度を下げる試みがなされている（例えば非特許文献５および６参照）。構造転移温度を下げることは、量産装置における加熱処理を容易とすることにもつながる。
【００１４】
非特許文献５および６によれば、ＣｏＰｔあるいはＦｅＰｔに第三の元素（Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｃｕ等）を添加した三元系合金のスパッタ膜あるいは自己組織化膜において、４００℃付近の低い加熱処理温度で高い磁気異方性が得られている。このように、第三の元素の添加によって構造転移温度は低下したが、同時に、粒子間焼結もより低温で起こるようになり、粒子間焼結が促進された。したがって、第三の元素を添加しない場合の構造転移温度より低温である４００℃で加熱処理を行っても、結果的には粒子間焼結を抑制できなかった。
【００１５】
以上のように、磁性ナノ粒子は加熱処理によって磁気異方性が増大するため、上記の第一および第二の問題点を解決すれば、磁性ナノ粒子群の層を磁気記録やセンサ、アクチュエータ等の用途に利用できる。
【００１６】
また、近年、磁性ナノ粒子以外にも多様なナノ粒子の開発が行われている。このようなナノ粒子としては、例えば半導体ナノ粒子、導電体ナノ粒子、強誘電体ナノ粒子、相変化ナノ粒子、フォトクロミックナノ粒子、サーモクロミックナノ粒子等が挙げられる。これらの非磁性ナノ粒子も例えば液相合成法によって作製できる。磁性ナノ粒子以外のナノ粒子についても、均一な粒子層厚の構造体を形成することは、ナノ粒子を各種の用途に用いる上で重要である。
【００１７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、結晶構造転移による異方性磁界の増大が見られ、かつ加熱処理による粒子間焼結が抑制されている、均一な厚さの磁性ナノ粒子単層膜と、それを用いた磁気記録媒体を提供することを目的とする。また、本発明は、加熱処理による粒子間焼結が抑制され、均一な厚さで形成されたナノ粒子単層膜を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の磁性ナノ粒子単層膜は、基板上に形成されたカップリング剤層に加熱処理を行って得られる粒子保持層と、前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化され、前記加熱処理が施された平均粒径３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の磁性ナノ粒子群とを有し、異方性磁界が１５９０ｋＡ／ｍ以上であることを特徴とする。
【００１９】
好適には、前記カップリング剤層は磁性ナノ粒子を吸着する官能基を有するカップリング剤を含み、さらに好適にはシランカップリング剤を含む。また、好適には、前記磁性ナノ粒子群は液相合成された合金ナノ粒子群であって、４００℃以上の前記加熱処理が施されることにより１５９０ｋＡ／ｍ以上の異方性磁界を発現する。
また、好適には、前記合金ナノ粒子群の材料はＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄ、ＭｎＡｌ、ＦｅＰｔＭ、ＣｏＰｔＭ、ＦｅＰｄＭ、ＭｎＡｌＭからなる群（化学式中、Ｍは合金を構成する他の二元素より融点が低く、同等の原子半径を有する元素を表し、これにはＬｉ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ａｓ、Ｓｅ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｉ、Ａｕ、Ｔｌ、Ｂｉ、Ｐｏ、Ａｔが含まれる。）から選択される。
【００２０】
これにより、加熱処理による粒子間焼結が抑制でき、均一な厚さの磁性ナノ粒子膜が得られる。液相合成によれば、粒径のばらつきを２０％程度とすることができ、液相合成で得られた粒子を分級することにより、粒径のばらつきを５％以下にすることができる。したがって、実質的に均一な厚さ（１０ｎｍ以下）の磁性ナノ粒子単層膜を形成できる。本発明の磁性ナノ粒子単層膜を磁気記録媒体として用いた場合、粒子サイズ分布が極めて狭いため、Ｓ／Ｎ比を高くでき、高密度記録が可能である。
【００２１】
また、上記の目的を達成するため、本発明の磁気記録媒体は、基板と、前記基板上に形成されたカップリング剤層に加熱処理を行って得られる粒子保持層と、前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化され、前記加熱処理が施された平均粒径３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の磁性ナノ粒子群とを有し、異方性磁界が１５９０ｋＡ／ｍ以上であり、前記磁性ナノ粒子群が磁気記録に用いられることを特徴とする。
【００２２】
また、上記の目的を達成するため、本発明のナノ粒子単層膜は、基板上に形成されたカップリング剤層に加熱処理を行って得られる粒子保持層と、前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化され、前記加熱処理が施されたたナノ粒子群とを有することを特徴とする。これにより、単層で固定化されたナノ粒子に加熱処理を行っても、粒子間焼結を抑えることができ、均一な厚さのナノ粒子単層膜が得られる。
【００２３】
また、上記の目的を達成するため、本発明のナノ粒子単層膜は、基板上に形成されたカップリング剤層からなる粒子保持層と、前記カップリング剤層に吸着することにより単層で固定化されたナノ粒子群とを有することを特徴とする。例えば非磁性ナノ粒子に適用する場合には、加熱処理は必ずしも必要ではない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の磁性ナノ粒子単層膜およびナノ粒子単層膜の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の磁性ナノ粒子単層膜を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態の磁性ナノ粒子単層膜は、平均粒径３〜１０ｎｍの磁性ナノ粒子１が単層で固定化された構造を有する。
【００２５】
磁性ナノ粒子１の層は、基板２上に粒子保持層３を介して形成されている。磁性ナノ粒子１の層は、基板２上の全面にわたって均一な厚さで形成されている。本実施形態の磁性ナノ粒子単層膜には、４００℃以上の加熱処理が施されており、磁性ナノ粒子単層膜は１５９０ｋＡ／ｍ以上の異方性磁界を有する。
【００２６】
粒子保持層３は、シランカップリング剤層等のカップリング剤層を４００℃以上で加熱処理することによって形成される。カップリング剤層は、磁性ナノ粒子を物理吸着あるいは化学吸着する官能基を有するカップリング剤を用いて形成される。化学吸着は共有結合の形成を含み、物理吸着はイオン結合、配位結合、水素結合、分子間力による結合等、共有結合以外の結合の形成を含む。本実施形態において、カップリング剤と磁性ナノ粒子の結合の様式はいずれでもよい。
【００２７】
カップリング剤層としてシランカップリング剤層を形成した場合、粒子保持層３の組成は主に酸化シリコン（ＳｉＯ２）となるが、カップリング剤を構成する炭素等の他の元素が一部残存していてもよい。磁性ナノ粒子１の層の上には、必要に応じて保護膜を形成することが望ましい。
【００２８】
図２に、本実施形態の磁性膜を形成する方法の概略を示す。
（工程１）
基板上にシランカップリング剤層を形成する。
（工程２）
磁性ナノ粒子を有機安定化剤で被覆することにより溶液中に分散させ、磁性ナノ粒子分散溶液を調製する。このとき、実質的に均一な粒径を有する磁性ナノ粒子群を用いる。
【００２９】
（工程３）
工程１でシランカップリング剤層が設けられた基板を、工程２で調製した磁性ナノ粒子分散溶液中に一定時間浸漬するか、あるいは磁性ナノ粒子分散溶液をシランカップリング剤層上に塗布することにより、基板上のシランカップリング剤層に磁性ナノ粒子群を単層で固定化する。
（工程４）
工程３で形成した磁性ナノ粒子単層膜を、４００℃以上で加熱処理する。また、工程４の後、磁性ナノ粒子単層膜の上に保護膜を形成してもよい。
【００３０】
次に、上記の各工程について、詳細に説明する。工程１において、基板は磁気記録媒体の基板として従来公知のものを、いずれも使用可能である。基板の形態はディスク状、カード状など何ら限定されるものではない。例えば、シリコン、ＳｉＯ２、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等のハード基板、また、ポリイミド等のソフト基板等が挙げられる。
【００３１】
基板上へのカップリング剤層の形成は、基板を洗浄後、カップリング剤を溶解させた溶液に基板を一定時間浸漬するか、あるいは該溶液を該基板上に塗布することによって行う。基板の洗浄はアルカリ洗浄、酸洗浄、溶剤洗浄、ＲＣＡ洗浄等のウエット洗浄や、紫外線照射、オゾン照射、酸素プラズマ照射等のドライ洗浄のいずれでもよく、これらの組み合わせであってもよい。また、ラングミュア・ブロジェット法によりカップリング剤層を形成することも可能である。
【００３２】
カップリング剤としては、次式（１）に示すシランカップリング剤を好適に用いることができる。
【００３３】
【化２】
2005025816.tif 000003
式（１）中、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ低級アルコキシ基、水酸基、低級アルキル基、フェニル基、ハロゲン元素からなる群から選択される。また、Ｘは磁性ナノ粒子を物理吸着あるいは化学吸着する官能基であり、アミノ基およびその誘導体を含み、より具体的には次式（２）で表される。
【００３４】
【化３】
Ｘ＝（ＣＨ２）ｌ−（Ｃ６Ｈ４）ｍ−（ＣＨ２）ｎ−Ｙ    ・・・    （２）
式（２）中、Ｙは−ＮＨ２  、−ＮＨ−（ＣＨ２）ｘ−ＮＨ２（ｘ＝２〜６）、−ＮＨ−（ＣＨ２）２−ＮＨ−（ＣＨ２）２−ＮＨ２、−ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ２、−ＮＨ−（ＣＨ２）ｙ−ＣＨ３（ｙ＝０〜３）、−ＮＨ−ＣＨ−（ＣＨ３）２、−ＮＨ−Ｃ６Ｈ５、−ＮＨ−（Ｃ２Ｈ４ＯＨ）  、−ＮＨ−ＣＨ２−ＣＨ＝ＣＨ２、−Ｎ−（ＣＨ３）２、−Ｎ−（Ｃ２Ｈ５）２、−Ｎ−（Ｃ２Ｈ４ＯＨ）２、−ＣＯＯＨ、−ＯＰＯ（ＯＨ）２、−ＰＯＯＨ、−ＳＯ２ＯＨまたは−ＳＯＯＨを表し、ｌ、ｍ、ｎは０〜１７の整数を表す。
【００３５】
工程２において、磁性ナノ粒子は液相合成されたものが好ましい。液相合成法とは、金属塩、有機金属などを液中に溶解させ、還元あるいは分解などにより、粒子を析出させる方法である。公知の液相合成法として、共沈法、アルコール還元法、有機金属化合物の熱分解、逆ミセル法、超音波法等がある。
【００３６】
液相合成された磁性ナノ粒子は、その表面を有機安定化剤で被覆された分散溶液として得られる。粒子径分布の標準偏差は２０％以下、好ましくは１０％以下、さらに好ましくは５％以下である。液相合成によれば、粒径のばらつきを２０％程度として磁性ナノ粒子を合成でき、液相合成で得られた磁性ナノ粒子を分級することにより、粒径のばらつきを５％以下にすることができる。本実施形態の磁性ナノ粒子単層膜を磁気記録媒体として用いる場合、粒子径分布の標準偏差が狭いほど、再生時の媒体ノイズが低減し、高いＳ／Ｎ比が得られる。
【００３７】
磁気記録媒体の記録密度を向上させるには、磁性粒子の粒径を小さくする必要があるが、ハードディスク媒体に用いられるＣｏＣｒＰｔ等の磁性材料は、結晶異方性エネルギーＫｕが１０５Ｊ／ｍ３程度であり、熱揺らぎの観点から実用可能な粒径の下限は１０ｎｍ程度と考えられている。
【００３８】
結晶異方性エネルギーＫｕがより大きい磁性材料を用いた場合、磁性ナノ粒子の粒径をさらに小さくでき、例えば結晶異方性エネルギーＫｕが１０６Ｊ／ｍ３程度のＦｅＰｔ粒子の場合、平均粒径３〜７ｎｍとなる。磁性ナノ粒子の粒径をさらに小さくすると、熱揺らぎの影響が顕著となり、磁気記録を行うことができなくなる。熱揺らぎの影響が顕著となる粒径は、磁気異方性を用いて理論的に見積もることが可能である。
【００３９】
磁性ナノ粒子はＦｅＰｔ、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｄ、ＭｎＡｌ、ＦｅＰｔＭ、ＣｏＰｔＭ、ＦｅＰｄＭ、ＭｎＡｌＭからなる群から選択される。化学式中、Ｍは他の合金構成二元素と比較して、低い融点を有し、かつ同等の原子半径を有する元素を表す。Ｆｅは融点（Ｍｐ）が１５３５（℃）、原子半径（ｒ）が１．２６（Å）、ＰｔはＭｐ＝１７６９（℃）、ｒ＝１．３９（Å）、ＣｏはＭｐ＝１４９５（℃）、ｒ＝１．２５（Å）、ＰｄはＭｐ＝１５５２（℃）、ｒ＝１．３７（Å）、ＭｎはＭｐ＝１２４４（℃）、ｒ＝１．３５（Å）、ＡｌはＭｐ＝６６０．４（℃）、ｒ＝１．４３（Å）である。
【００４０】
上記の元素ＭにはＬｉ（Ｍｐ＝１８０．５（℃）、ｒ＝１．５５（Å））、Ｍｇ（Ｍｐ＝６４８．８（℃）、ｒ＝１．６（Å））、Ｓｉ（Ｍｐ＝１４１０（℃）、ｒ＝１．３２（Å））、Ｐ（Ｍｐ＝４４．１（℃）、ｒ＝１．２８（Å））、Ｓ（Ｍｐ＝１１９（℃）、ｒ＝１．２７（Å））、Ｎｉ（Ｍｐ＝１４５５（℃）、ｒ＝１．２４（Å））、Ｃｕ（Ｍｐ＝１０８３（℃）、ｒ＝１．２８（Å））、Ｚｎ（Ｍｐ＝４１９．５（℃）、ｒ＝１．３８（Å））、Ｇａ（Ｍｐ＝２９．７８（℃）、ｒ＝１．４１（Å））、Ｇｅ（Ｍｐ＝９４５（℃）、ｒ＝１．３７（Å））、Ａｓ（Ｍｐ＝６１５（℃）、ｒ＝１．３９（Å））、Ｓｅ（Ｍｐ＝２２０．２（℃）、ｒ＝１．４（Å））、Ａｇ（Ｍｐ＝９６１（℃）、ｒ＝１．４４（Å））、Ｃｄ（Ｍｐ＝３２０．８（℃）、ｒ＝１．７１（Å））、Ｉｎ（Ｍｐ＝１５６．２（℃）、ｒ＝１．６６（Å））、Ｓｎ（Ｍｐ＝２３２（℃）、ｒ＝１．６２（Å））、Ｓｂ（Ｍｐ＝６３０．７（℃）、ｒ＝１．５９（Å））、Ｔｅ（Ｍｐ＝４５２（℃）、ｒ＝１．４２（Å））、Ｉ（Ｍｐ＝１１３．６（℃）、ｒ＝１．３２（Å））、Ａｕ（Ｍｐ＝１０６４（℃）、ｒ＝１．４６（Å））、Ｔｌ（Ｍｐ＝３０３．５（℃）、ｒ＝１．７１（Å））、Ｂｉ（Ｍｐ＝２７４．１（℃）、ｒ＝１．７（Å））、Ｐｏ（ｍＰ＝２５４（℃）、Ｒ＝１．６７（Å））、Ａｔ（Ｍｐ＝３０２（℃）、ｒ＝１．４５（Å））が含まれる。また、ＭｎＡｌＭの場合を除き、ＭにＭｎまたはＡｌを用いることもできる。
【００４１】
上記の元素Ｘは合金中に例えば２０％以内となるように添加される。上記の元素Ｍの添加は、アニール処理時におけるナノ粒子の結晶構造転移駆動力を増加させ、転移温度低減効果をもつ。
【００４２】
有機安定化剤は式Ｒ−Ｚで表すことができる長鎖有機化合物であり、式中Ｒは６〜２２個の炭素原子を含む長鎖または分岐ハイドロカーボン鎖、あるいは６〜２２個の炭素原子を含む長鎖または分岐フルオロカーボン鎖である。Ｚはカルボン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、スルホン酸、スルフィン酸、チオール、アミン、ジアミンからなる群から選択される。
【００４３】
工程３において、シランカップリング剤層を設けた基板を、工程２で調製した磁性ナノ粒子分散溶液中に一定時間浸漬するか、あるいはシランカップリング剤層に磁性ナノ粒子分散溶液を塗布する。これにより、シランカップリング剤層表面の官能基Ｘ（式（２）参照）が、磁性ナノ粒子の表面を被覆する有機安定化剤の官能基Ｚと置き換わって磁性ナノ粒子表面がシランカップリング剤層表面に吸着される。
【００４４】
したがって、図３に示すように、磁性ナノ粒子１が基板２の上のシランカップリング剤層３ａに固定化される。磁性ナノ粒子１はその表面の一部で、シランカップリング剤層３ａの表面に存在する官能基Ｘ（式（２）参照）に吸着する。磁性ナノ粒子１の残りの表面は有機安定化剤４で被覆されているため、磁性ナノ粒子同士は互いに接することなくシランカップリング剤層３ａに固定化される。そのため、磁性ナノ粒子単層膜を磁気記録媒体として用いる場合に、磁性ナノ粒子間の磁気的結合が極めて小さく、媒体の高記録密度化やノイズ特性の向上に寄与する。
【００４５】
基板の磁性ナノ粒子分散溶液への浸漬、あるいは磁性ナノ粒子分散溶液のシランカップリング剤層上への塗布によって、基板上に磁性ナノ粒子群が数層重なって堆積する可能性が考えられる。しかしながら、第二層目以上の磁性ナノ粒子群はシランカップリング剤の官能基Ｘとの結合をもたず、基板上に固定化されないため、溶媒で洗い流すことができる。したがって、磁性ナノ粒子群は単粒子層で基板上に固定化される。
【００４６】
工程４において、４００℃以上の加熱処理によって、磁性ナノ粒子群は、高い結晶磁気異方性を有する結晶構造に転移し、１５９０ｋＡ／ｍ以上の異方性磁界を発現する。このとき、図３に示すシランカップリング剤層３ａは、主にＳｉＯ２からなる粒子保持層３に変化する（図１参照）。図１に模式的に示すように、個々の磁性ナノ粒子１を囲いこむ形でＳｉＯ２が形成されるため、加熱処理による粒子移動が抑えられ、粒子間焼結が抑制される。また、図３に示す有機安定化剤４は熱分解によってほぼ炭化・揮発する。
【００４７】
上記のように形成された磁性ナノ粒子単層膜に耐摩耗性および耐腐食性を付与するため、磁性ナノ粒子単層膜の上にさらに保護膜を形成してもよい。保護膜としては、例えばジルコニウム、シリコン、チタニウム、アルミニウムの酸化物、水酸化物および有機金属を含む混相からなる材料の何れか、あるいはそれらの組み合わせからなる無機質保護膜が好ましい。
【００４８】
磁性ナノ粒子は金属材料からなるため、酸化等によって腐食すると、磁気異方性が減少する。したがって、機械的な衝撃や応力からだけでなく、このような腐食からも磁性ナノ粒子を保護する必要がある。特許文献２には、ナノ粒子の層の上にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の材料からなる保護膜を、プラズマ化学気相成長（プラズマＣＶＤ）や反応性スパッタリング等の方法で形成することが記載されている。この保護膜は、ナノ粒子を被覆する有機安定化剤を真空下加熱、紫外光露光または水素プラズマへの曝露によって除去した後に形成される。
【００４９】
この方法によれば、真空下加熱でナノ粒子間の焼結が起こったり、紫外光露光または水素プラズマへの曝露によりナノ粒子の酸化や損傷が起こったりする可能性がある。そこで、例えばジルコニウム、シリコン、チタニウム、アルミニウムの金属アルコキシドを出発材料とし、溶液中での加水分解や脱水縮合を利用して、これらの金属を含む無機質保護膜をゾルゲル法により形成することが好ましい。
【００５０】
あるいは、ケイ酸ナトリウム溶液のようなケイ酸塩水溶液を出発材料とし、ｐＨ８〜１１程度の液相でシリカ（ＳｉＯ２）膜を堆積させ、無機質保護膜を形成することもできる。なお、液相で無機質保護膜を形成する場合、酸化されていない金属材料からなる磁性ナノ粒子の表面や、それを被覆している有機安定化剤の表面には保護膜が成長しない。
【００５１】
そこで、図４（ａ）に示すように、磁性ナノ粒子１を被覆している有機安定化剤４（図３参照）を置換するように、磁性ナノ粒子１の層の上に保護膜下地層５として、例えばシランカップリング剤層を形成する。このシランカップリング剤層は、磁性ナノ粒子１の下地のシランカップリング剤層３ａと同様の方法で形成できる。
【００５２】
その後、図４（ｂ）に示すように、液相で無機質保護膜６を成長させる。保護膜下地層５であるシランカップリング剤層の表面にはアルコキシドやシラノール基が存在するため、これらのアルコキシドやシラノール基が起点となって金属アルコキシドの加水分解や脱水縮合が起こり、無機質保護膜６が成長する。
【００５３】
無機質保護膜６の形成後、４００℃以上の加熱処理を行うことにより、図４（ｃ）に示すように、シランカップリング剤層３ａおよび保護膜下地層５が分解・揮発して、主にＳｉＯ２からなる粒子保持層３が形成される。この場合、磁性ナノ粒子１の層の上に形成されている保護膜下地層５および無機質保護膜６によっても、加熱処理に伴う粒子移動が抑えられ、粒子間焼結が抑制される。
【００５４】
あるいは、図１に示すように、保護膜下地層５および無機質保護膜６を形成せずに加熱処理を行って、粒子保持層３を形成してから、図５に示すように、保護膜下地層５と無機質保護膜６を形成してもよい。磁性ナノ粒子と吸着する官能基Ｘ（式（２）参照）を有する材料を用いることにより、磁性ナノ粒子１の層の上に保護膜下地層５を形成できる。
【００５５】
本実施形態の磁性膜を磁気記録媒体として用いる場合、保護膜下地層５および無機質保護膜６を合わせた最終的な厚さは２０ｎｍ以下であることが好ましい。この厚さが２０ｎｍを超えると、信号強度の低下が顕著となり、Ｓ／Ｎ比に重大な支障をきたす。また、この厚さの下限は、磁性ナノ粒子１の層が保護される範囲で設定する。以上の無機質保護膜の形成方法の詳細は、特願２００３−１３２８００号明細書に記載されており、特願２００３−１３２８００号明細書に記載された方法を本実施形態にも適用できる。
【００５６】
また、上記の磁性ナノ粒子単層膜の形成方法を、非磁性ナノ粒子に適用した場合、各種の機能性薄膜が得られる。液相合成法によれば、例えば半導体ナノ粒子、導電体ナノ粒子、強誘電体ナノ粒子、相変化ナノ粒子、フォトクロミックナノ粒子、サーモクロミックナノ粒子等も作製できる。これらの粒子を磁性ナノ粒子と同様に単層でカップリング剤層に固定化し、加熱した場合にも、粒子間焼結を抑制できる。したがって、ナノオーダーの均一な厚さのナノ粒子単層膜が得られる。このようなナノ粒子単層膜は、例えばセンサやアクチュエータ、メモリ等、広範な用途に応用できる。
尚、非磁性ナノ粒子に適用した場合には、上記工程４の４００℃以上での加熱処理は必ずしも必要ではなく、加熱処理の有無を適宜選択することができる。
【００５７】
【実施例】
以下に本発明の実施例を挙げる。本発明の実施形態はこれらに限定されない。
（実施例１）
本実施例の磁性ナノ粒子単層膜は、磁気記録媒体として用いることができる。基板には熱酸化膜付Ｓｉウエハ（ＳｉＯ２層の膜厚は３００ｎｍ）を用いた。シランカップリング剤には［３−（２−ａｍｉｎｏｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｒｏｐｙｌ］ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３−ＮＨ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨ２、ＡＰＴＳ）を用いた。ナノ粒子には非特許文献１記載の方法に従って合成したＦｅＰｔナノ粒子（平均粒径：３．１ｎｍ）を用い、非特許文献１記載の方法に従ってＦｅＰｔナノ粒子分散溶液（溶媒：ヘキサン、有機安定化剤：オレイルアミン）を調製した。
【００５８】
特願２００２−２４９８５４号明細書に記載されている方法に従って、基板上（実際にはＳｉウエハの熱酸化膜上）にＡＰＴＳ層を介してＦｅＰｔ粒子の層を形成した。具体的には、熱酸化膜付Ｓｉウエハ（１０ｍｍ角）をイソプロパノールおよびアセトンで洗浄した後、酸素プラズマを照射した。洗浄した基板を、ＡＰＴＳ溶液中に浸した。基板を溶液から取り出し、溶媒で洗浄後、Ｎ２ガスで乾燥させ、さらに１２０℃で加熱乾燥を行うことにより、シランカップリング剤層としてＡＰＴＳ層を形成した。
【００５９】
次に、ＡＰＴＳ層を形成した基板をＦｅＰｔナノ粒子分散溶液に浸した。基板を溶液から取り出し、溶媒で洗浄後、Ｎ２ガスで乾燥させることにより、ＦｅＰｔナノ粒子単層膜を作製した。得られた単層膜のＸ線反射率スペクトルを測定、解析した結果、熱酸化付きＳｉウエハ上に厚さ約６．０ｎｍのＡＰＴＳ層が形成され（表面粗さ（ＲＭＳ値）は約０．６ｎｍ）、さらにその上に約２．４ｎｍの厚みでＦｅＰｔナノ粒子層が単層で固定化されていることが確認された。
【００６０】
得られた単層膜、および真空中８００℃で３０分間加熱処理した単層膜の面内Ｘ線回折（ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ＸＲＤ）スペクトルを図６に示す。測定は、Ｘ線の波長λ＝０．１５４１８４（ｎｍ）で行った。加熱により粒子間焼結が起こると、回折ピーク幅が狭くなり、ピークがシャープとなるが、加熱による回折ピーク幅の減少はほとんどなかった。（１１１）面からの回折ピークを用いて、加熱処理前と加熱処理後の面内結晶粒径ＤをＳｃｈｅｒｒｅｒの式（次式（３））から算出した。
【００６１】
【数１】
Ｄ＝（０．９４×λ）／（Ｗ（２θＢ）×ｃｏｓθＢ）・・・（３）
式（３）において、λはＸ線の波長を示し、Ｗ（２θＢ）半値幅を示す。
【００６２】
加熱処理前の面内結晶粒径Ｄが２．９ｎｍであったのに対し、真空中８００℃で３０分間の加熱処理を行った後の面内結晶粒径は３．８ｎｍであった。加熱処理により面内結晶粒径は若干増加したが、加熱処理後においても面内結晶粒径が４ｎｍ未満であり、粒子間焼結が抑制されていることがわかる。
【００６３】
図６において、回折ピークの相対的な強度比は加熱処理前と加熱処理後で変化し、これに伴ってピーク位置も変化している。これは、ナノ粒子で結晶構造転移が起きていることに対応する。ナノ粒子は加熱による結晶構造転移で高い磁気異方性を示す。したがって、本実施例の磁性ナノ粒子単層膜によれば、粒子間焼結を抑えながら、高い磁気異方性を得ることができる。
【００６４】
真空中８００℃で３０分間加熱処理した単層膜の高解像度走査型電子顕微鏡（ＨＲＳＥＭ、３０万倍）像を図７に示す。図７の白い点がＦｅＰｔ粒子を表し、白い点は凝集していない。したがって、８００℃の高温加熱処理においても、粒子間焼結が抑制されたことがわかる。
【００６５】
図８は、真空中８００℃で３０分間加熱した単層膜の異方性磁界（Ｈｋ値）を回転ヒステリシス損失法で評価した結果を示す。図８に示すように、外部磁場１５９０ｋＡ／ｍにおいても回転ヒステリシス損失Ｗｒ  はまだ増加し続けており、Ｈｋ  ＞１５９０（ｋＡ／ｍ）であった。
【００６６】
（実施例２）
本実施例の磁性ナノ粒子単層膜も、磁気記録媒体として用いることができる。基板には熱酸化膜付Ｓｉウエハ（ＳｉＯ２層の膜厚は３００ｎｍ）を用いた。シランカップリング剤には［３−（ｄｉｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｒｏｐｙｌ］ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（（Ｃ２Ｈ５）２Ｎ−（ＣＨ２）３−Ｓｉ−（ＯＣＨ３）３）、３−［ｂｉｓ（２−ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏ］ｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ（（Ｃ２Ｈ４ＯＨ）２Ｎ−（ＣＨ２）３−Ｓｉ−（ＯＣＨ２ＣＨ３）３）あるいはｎ−［３−（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌ］ａｎｉｌｉｎｅ（Ｃ６Ｈ５−ＮＨ−（ＣＨ２）３−Ｓｉ−（ＯＣＨ３）３）をそれぞれ別々に用い、３種類の磁性膜を作製した。
【００６７】
ナノ粒子には非特許文献１記載の方法に従って合成したＦｅＰｔナノ粒子（平均粒径：３．１ｎｍ）を用い、非特許文献１記載の方法に従ってＦｅＰｔナノ粒子分散溶液（溶媒：ヘキサン、有機安定化剤：オレイルアミン）を調製した。実施例１と同様の方法で、基板上（実際にはＳｉウエハの熱酸化膜上）に上記の３種のシランカップリング剤のいずれかの層を介してＦｅＰｔ粒子の層を形成した。その後、真空中６００℃で３０分間の加熱処理を行った。実施例２の３種類の単層膜についても、加熱処理により異方性磁界が増大し、加熱処理による粒子間焼結は抑制された。
【００６８】
（実施例３）
本実施例の磁性ナノ粒子単層膜も、磁気記録媒体として用いることができる。基板には熱酸化膜付Ｓｉウエハ（ＳｉＯ２層の膜厚は３００ｎｍ）を用いた。シランカップリング剤にはｎ−［３−（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌ］ａｎｉｌｉｎｅ（（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３−ＮＨ−Ｃ６Ｈ５）を用いた。ナノ粒子分散溶液には、ＦｅＰｔＡｕナノ粒子分散溶液を用いた（平均粒径：４．１ｎｍ、溶媒：ヘキサン、有機安定化剤：オレイン酸とオレイルアミン）。ｎ−［３−（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌ］ａｎｉｌｉｎｅ／ＦｅＰｔＡｕ単層膜は、実施例１と同様の方法で作製した。
【００６９】
得られた単層膜のＸ線反射率スペクトルを測定、解析した結果、熱酸化付きＳｉウエハの熱酸化膜上に厚さ約１．２ｎｍのｎ−［３−（ｔｒｉｍｅｔｈｏｘｙｓｉｌｙｌ）ｐｒｏｐｙｌ］ａｎｉｌｉｎｅ層が形成され（表面粗さ（ＲＭＳ値）は約０．３ｎｍ）、さらにその上に約２．０ｎｍの厚みでＦｅＰｔＡｕナノ粒子層が単層で固定化されていることが確認された。
【００７０】
得られた単層膜、および真空中６００℃で３０分間加熱処理した単層膜のｉｎ−ｐｌａｎｅ  ＸＲＤスペクトルを図９に示す。測定は、Ｘ線の波長λ＝０．１５４１８４（ｎｍ）で行った。加熱による回折ピーク幅の減少はほとんどなく、（１１１）面からの回折ピークを用いてＳｃｈｅｒｒｅｒの式より算出した面内結晶粒径Ｄは、加熱処理前が３．７ｎｍ、加熱処理後が５．５ｎｍであった。したがって、６００℃の高温加熱処理においても、粒子間焼結を抑制できたことがわかる。
【００７１】
また、真空中４００℃で３０分間加熱処理した単層膜のＨｋ値を回転ヒステリシス損失法で評価した結果、Ｈｋ〜２５４６（ｋＡ／ｍ）であった（図１０参照）。すなわち、真空中４００℃、３０分間の加熱処理で結晶構造転移による異方性磁界の増大が見られており、それ以上の温度で熱処理を行った場合も、同等以上の異方性磁界が得られることは、従来の知見から明らかである。
【００７２】
一方、図９のスペクトルからわかるように、本実施例の単層膜によれば、６００℃の高温加熱処理によっても、粒子間焼結が抑制される。本実施例によっても、異方性磁界が大きく、数ｎｍ程度の均一な厚さの磁性膜が得られるため、磁気記録媒体の記録密度を向上させることができる。
【００７３】
（実施例４）
本実施例においては、実施例１と同様にして、熱酸化付きＳｉウエハ上に厚さ約６．０ｎｍのＡＰＴＳ層を形成し、さらにその上に約２．４ｎｍの厚みでＦｅＰｔナノ粒子層を単層で固定化した。
【００７４】
得られた単層膜、および窒素雰囲気下８００℃で３０分間加熱処理した単層膜の面内Ｘ線回折（ｉｎ−ｐｌａｎｅ  ＸＲＤ）スペクトルを図１１に示す。測定は、Ｘ線の波長λ＝０．１５４１８４（ｎｍ）で行った。加熱による回折ピーク幅の減少はほとんどなかった。（１１１）面からの回折ピークを用いてＳｃｈｅｒｒｅｒの式から算出した面内結晶粒径Ｄは、加熱処理前の面内結晶粒径Ｄが２．９ｎｍであったのに対し、窒素雰囲気下８００℃で３０分間の加熱処理を行った後の面内結晶粒径は４．２ｎｍであった。加熱処理により面内結晶粒径は若干増加したが、粒子間焼結が抑制されていることがわかる。
【００７５】
窒素雰囲気下８００℃で３０分間加熱処理した単層膜の高解像度走査型電子顕微鏡（ＨＲＳＥＭ、３０万倍）像を図１２に示す。図１２の白い点がＦｅＰｔ粒子を表し、白い点は凝集していない。したがって、窒素雰囲気下８００℃の高温加熱処理においても、粒子間焼結が抑制されたことがわかる。
【００７６】
（比較例１）
単層膜作製後の加熱処理の温度を３５０℃とした以外は実施例３と同様にして、磁性膜を作製した。得られた単層膜を真空中３５０℃で３０分間加熱処理した。加熱処理した単層膜のＨｋ値を回転ヒステリシス損失法で評価した結果、実施例３の場合（図１０）と比較してトルクロスは非常に小さく、またＨｋ  ＜１５９０（ｋＡ／ｍ）であった。
【００７７】
（比較例２）
非特許文献１記載の方法に従って、熱酸化膜付Ｓｉウエハ（ＳｉＯ２層の膜厚は３００ｎｍ）上にポリエチレンイミン（ＰＥＩ）層を形成し、その上にＦｅＰｔナノ粒子を単層で固定化することにより、ＰＥＩ／ＦｅＰｔナノ粒子単層膜を作製した。
ＦｅＰｔナノ粒子分散溶液には、非特許文献１記載の方法に従って合成したＦｅＰｔナノ粒子分散溶液（平均粒径：５．１ｎｍ、溶媒：ヘキサン、有機安定化剤：オレイルアミン）を用いた。
【００７８】
得られた単層膜のＸ線反射率スペクトルを測定、解析した結果、熱酸化付きＳｉウエハの熱酸化膜上に厚さ約２．１ｎｍのＰＥＩ層が形成され（表面粗さのＲＭＳは約０．８ｎｍ）、さらにその上に約３．４ｎｍの厚みでＦｅＰｔナノ粒子層が単層で固定化されていることが確認された。
【００７９】
得られた単層膜、および窒素雰囲気下８００℃で３０分間加熱処理した単層膜のｉｎ−ｐｌａｎｅ  ＸＲＤスペクトルを図１３に示す。測定は、Ｘ線の波長λ＝０．１５４１８４（ｎｍ）で行った。加熱による回折ピーク幅の減少が認められた。（１１１）面からの回折ピークを用いてＳｃｈｅｒｒｅｒの式より算出した面内結晶粒径Ｄは、加熱処理前の面内結晶粒径Ｄが３．８ｎｍであったのに対し、窒素雰囲気下８００℃で３０分間の加熱処理を行った後の面内結晶粒径は１１ｎｍであった。加熱処理によって、粒子間焼結が起こることが分かった。
【００８０】
以上のように、上記の本実施形態の磁性ナノ粒子単層膜によれば、高温加熱処理による磁性ナノ粒子の粒子間焼結を抑えることが可能となる。したがって、均一な粒径の磁性ナノ粒子が単層で固定化された磁性ナノ粒子単層膜において、１５９０（ｋＡ／ｍ）以上の異方性磁界を得ることが可能となる。本実施形態の磁性ナノ粒子単層膜を磁気記録媒体に用いた場合、磁気記録媒体の記録密度を向上させることができる。
【００８１】
本発明の磁性ナノ粒子単層膜、磁気記録媒体およびナノ粒子単層膜の実施形態は、上記の説明に限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の磁性ナノ粒子単層膜によれば、結晶構造転移による異方性磁界の増大が見られ、かつ加熱処理による粒子間焼結が抑制され、磁性膜の厚さを均一にできる。
本発明の磁気記録媒体によれば、結晶構造転移による異方性磁界の増大が見られ、かつ加熱処理による粒子間焼結が抑制されている、均一な厚さの磁性ナノ粒子単層膜を磁気記録に用い、記録密度を向上させることができる。
本発明のナノ粒子単層膜によれば、加熱処理による粒子間焼結が抑制され、ナノオーダーの均一な厚さの膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の磁性ナノ粒子単層膜の断面図である。
【図２】図２は本発明の磁性ナノ粒子単層膜の作製方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は図１の磁性ナノ粒子単層膜の作製工程を示す断面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の磁性ナノ粒子単層膜に保護膜を形成する工程を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の磁性ナノ粒子単層膜の断面図であり、保護膜が形成されている例を示す。
【図６】図６は本発明の実施例１の磁性ナノ粒子単層膜の面内Ｘ線回折スペクトルである。
【図７】図７は本発明の実施例１の磁性ナノ粒子単層膜の高解像度走査型電子顕微鏡像である。
【図８】図８は本発明の実施例１の磁性ナノ粒子単層膜の回転ヒステリシス損失の外部磁場依存性を示す。
【図９】図９は本発明の実施例３の磁性ナノ粒子単層膜の面内Ｘ線回折スペクトルである。
【図１０】図１０は本発明の実施例３の磁性ナノ粒子単層膜の回転ヒステリシス損失の外部磁場依存性を示す。
【図１１】図１１は本発明の実施例４の磁性ナノ粒子単層膜の面内Ｘ線回折スペクトルである。
【図１２】図１２は本発明の実施例４の磁性ナノ粒子単層膜の高解像度走査型電子顕微鏡像である。
【図１３】図１３は比較例２の磁性ナノ粒子単層膜の面内Ｘ線回折スペクトルである。
【符号の説明】
１…磁性ナノ粒子、２…基板、３…粒子保持層、３ａ…シランカップリング剤層、４…有機安定化剤、５…保護膜下地層、６…無機質保護膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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