磁納米顆粒系統(tǒng)的交換偏置及鍛煉效應(yīng).pdf

1、磁納米顆粒系統(tǒng)中的交換偏置效應(yīng)的研究是當(dāng)前自旋電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)問題。由于交換偏置效應(yīng)可以很好的解決微型存儲(chǔ)器件中的超順磁現(xiàn)象，所以鐵磁/反鐵磁納米顆粒系統(tǒng)的交換偏置效應(yīng)的研究顯得尤為重要，它將為研究新一代自旋電子器件奠定物理基礎(chǔ)。本文主要以鐵氧體/反鐵磁氧化物復(fù)合材料顆粒體系為研究對(duì)象，探討了樣品的微觀結(jié)構(gòu)和交換偏置效應(yīng)，通過(guò)改變樣品內(nèi)在微結(jié)構(gòu)和外部物理場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)交換偏置效應(yīng)的宏觀調(diào)控。具體工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.

2、研究了微結(jié)構(gòu)對(duì)磁納米顆粒體系的磁性和交換偏置效應(yīng)的影響。分別用化學(xué)共沉淀法、溶膠凝膠法和兩相直接復(fù)合法制備出了Cu0.85Fe0.15O 顆粒樣品，結(jié)果表明，用化學(xué)共沉淀法制備的Cu0.85Fe0.15O 樣品在低溫時(shí)具有較好的交換偏置效應(yīng)，因此選擇共沉淀法制備的Cu1-xFexO為具體研究對(duì)象。樣品（x=0.15）經(jīng)不同溫度（350℃≤TS≤650℃）燒結(jié)后，具有明顯的顆粒尺寸效應(yīng)。隨著顆粒尺寸的增大，樣品的磁性由順磁轉(zhuǎn)變?yōu)殍F磁性，交

3、換偏置場(chǎng)急劇減小，同時(shí)顆粒尺寸d=20nm的樣品具有最大的矯頑力。不同摻雜濃度的Cu1-xFexO（0.10≤x≤0.65）納米顆粒的微觀結(jié)構(gòu)表明，當(dāng)0.10≤x≤0.30時(shí)，顆粒系統(tǒng)中偏析出相同的一種鐵磁性相CuFe2O4，當(dāng)0.40≤x≤0.65時(shí)偏析出CuFe2O4和Fe2O3。所有不同摻雜濃度的樣品均在低溫區(qū)表現(xiàn)出水平和垂直交換偏置效應(yīng)，在x=0.20時(shí)均最明顯。交換偏置場(chǎng)隨摻雜濃度的變化趨勢(shì)表明，反鐵磁體對(duì)鐵磁體或未補(bǔ)償自旋的

4、釘扎作用起著至關(guān)重要的作用。
　　 2.研究了溫度場(chǎng)、測(cè)量磁場(chǎng)和冷卻磁場(chǎng)等外場(chǎng)對(duì)交換偏置效應(yīng)的影響。Cu1-xFexO（x=0.15）納米顆粒，經(jīng)加場(chǎng)冷卻到50K 以下時(shí)，同時(shí)觀察到水平和垂直交換偏置效應(yīng)，并且交換偏置場(chǎng)和矯頑力都隨溫度的升高迅速減小。交換偏置效應(yīng)起因于在鐵磁/反鐵磁表面存在交換耦合和類自旋玻璃相。在固定的冷卻磁場(chǎng)下溫度為10K時(shí)，HEB 隨測(cè)量磁場(chǎng)的增大而減小，與之相反的是HC 隨測(cè)量磁場(chǎng)的增大而增大。在不同的

5、冷卻磁場(chǎng)（5 kOe≤HFC≤20kOe）下處理的樣品均存在交換偏置效應(yīng)，當(dāng)HFC=10kOe時(shí)HEB 最大，當(dāng)冷卻磁場(chǎng)進(jìn)一步增加時(shí)，HEB 隨冷卻磁場(chǎng)的變化略有減小并趨于飽和狀態(tài)。
　　 3.鍛煉效應(yīng)是交換偏置效應(yīng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)，在HFC=10kOe下同一溫度循環(huán)測(cè)量的磁滯回線存在明顯的鍛煉效應(yīng)，隨著測(cè)量循環(huán)的增加樣品的HEB和HC 逐步減小。HEB 隨測(cè)量磁場(chǎng)減小的規(guī)律揭示了樣品磁化反轉(zhuǎn)時(shí)存在兩種磁反轉(zhuǎn)機(jī)制。不同冷卻磁場(chǎng)下測(cè)

6、量的鍛煉效應(yīng)表明，鍛煉效應(yīng)強(qiáng)烈地依賴于冷卻磁場(chǎng)和測(cè)量溫度。冷卻磁場(chǎng)越大，樣品(1-x) NiO/xNiFe2O4（x=0.05）的鍛煉效應(yīng)越明顯；不同溫度測(cè)量的鍛煉效應(yīng)，溫度越高鍛煉效應(yīng)越明顯，說(shuō)明溫度越低亞穩(wěn)態(tài)的自旋構(gòu)型具有越高的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定能力，同時(shí)熱擾動(dòng)越小。
　　 4.采用溶膠凝膠法制備的MFe2O4（M=Co、Ni）和采用共沉淀法制備的CuO 直接復(fù)合得到了xMFe2O4/(1-x)CuO（x=0.05）復(fù)合材料,對(duì)這一磁