圖形點(diǎn)陣的磁性研究.pdf

1、在大規(guī)模的信息和多媒體時(shí)代的今天，越來(lái)越要求磁性器件的存儲(chǔ)密度更高、速度更快、功耗更低、尺寸更小及重量更輕。由于垂直磁化介質(zhì)具有穩(wěn)定的單軸垂直磁各向異性，有利于減小存儲(chǔ)單元尺寸，提高存儲(chǔ)密度，對(duì)垂直磁化技術(shù)的研究吸引了很多研究者的關(guān)注。作為垂直磁記錄存儲(chǔ)單元的磁性納米線(xiàn)陣列，尤其是單磁疇的磁性圖形納米線(xiàn)陣列，因其具有明顯的形狀磁各向異性，易磁化軸位于垂直位形，所以在高密度垂直磁記錄領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。
　　 本論文針對(duì)納米線(xiàn)

2、圖形陣列，采用電化學(xué)的方法，研究了在多孔氧化鋁模板中組裝磁性納米線(xiàn)以形成圖形陣列的制備工藝，結(jié)構(gòu)，形態(tài)與形成機(jī)理，優(yōu)化納米線(xiàn)陣列體系的磁學(xué)特性。獲得的主要結(jié)果如下:
　　 一、氧化鋁模板的制備工藝與研究
　　 1.陽(yáng)極氧化反應(yīng)參量對(duì)AAO模板孔洞有序性以及孔洞參數(shù)的影響
　　 在0.3M的草酸溶液中，對(duì)于氧化電壓40V，二次氧化時(shí)間3h的AAO模板呈無(wú)色透明，顏色隨溫度與電壓的升高變深，平均孔徑為40nm，孔深為

3、3μm，孔密度為1.0×1010/cm2，為非晶結(jié)構(gòu)。同等條件下，合成溫度對(duì)孔徑的影響較小;對(duì)孔間距的影響明顯，溫度越低，孔間距越大，孔密度降低?？讖脚c孔間距隨氧化電壓的升高而增大，高的合成電壓會(huì)影響模板的有序性?？咨铍S二次氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)，通過(guò)控制氧化時(shí)間，我們獲得了1-10μm的納米線(xiàn)。
　　 2.后處理對(duì)AAO模板參數(shù)的影響
　　 用0.1M的CuCl2將模板從鋁片上解離，得到相對(duì)完整的不含有Al基底的AAO模

4、板。通過(guò)擴(kuò)孔和縮孔可以靈活調(diào)節(jié)模板孔徑與孔間距。擴(kuò)孔時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)影響模板的有序度，擴(kuò)孔適宜時(shí)間為30min。
　　 二、納米圖形點(diǎn)陣的制備與性質(zhì)研究
　　 1.納米線(xiàn)結(jié)構(gòu)和形貌
　　 Fe納米線(xiàn)是由一串微小的α-Fe單疇晶粒連接而成，類(lèi)似于一串珠鏈，單根Fe納米線(xiàn)呈單晶。<110>方向是Fe納米線(xiàn)的擇優(yōu)生長(zhǎng)方向。通過(guò)改變二次氧化時(shí)間，我們獲得了長(zhǎng)度為2～10μm的Fe納米線(xiàn)。
　　 從二次氧化時(shí)間為3h的模

5、板中解離出的Co納米線(xiàn)長(zhǎng)度約為200nm，其解離后的長(zhǎng)度不隨二次氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而增長(zhǎng)，形貌呈針尖似的棒狀多晶結(jié)構(gòu)。通過(guò)施加誘導(dǎo)磁場(chǎng)，使得Co納米線(xiàn)解離后的長(zhǎng)度增長(zhǎng)到1.5μm，納米線(xiàn)的均勻性與結(jié)晶度也有提高。
　　 從40V，1h的模板中解離的Ni納米線(xiàn)約1μm，呈枝節(jié)簇狀，粗細(xì)均勻度遜于同等條件下的Fe納米線(xiàn)。
　　 2.納米線(xiàn)陣列體系磁學(xué)特性
　　 Fe、Co、Ni納米線(xiàn)陣列的易磁化方向?yàn)榧{米線(xiàn)的長(zhǎng)軸方向，難

6、磁化方向與納米線(xiàn)垂直。在易磁化方向:Fe納米點(diǎn)陣的Hc高達(dá)3104Oe，剩磁比μr/μs也高，達(dá)0.81，表明具有高的形狀磁各向異性;Co納米點(diǎn)陣的Hc次之，達(dá)2769Oe，剩磁比不高，μr/μs只有0.69;而Ni納米點(diǎn)陣的Hc較小，為1028Oe，剩磁比也不高，為μr/μs=0.63。
　　 3.沉積條件對(duì)納米線(xiàn)陣列體系磁學(xué)特性的優(yōu)化
　　 小直徑或高長(zhǎng)度的Fe納米線(xiàn)，其高取向性導(dǎo)致的形狀各向異性起主要作用，使得Fe

7、納米點(diǎn)陣的飽和磁化強(qiáng)度增大，F(xiàn)e納米圖形點(diǎn)陣的磁性測(cè)量和穆斯堡爾譜研究表明，Ms接近于塊材，超精細(xì)場(chǎng)與塊材接近。
　　 高頻率、高電壓沉積條件下的Fe磁性納米點(diǎn)陣具有較高的剩磁比和飽和磁矩，磁滯回線(xiàn)接近于矩形。但是，沉積電壓過(guò)高，析氫反應(yīng)加劇，會(huì)影響納米線(xiàn)的沉積。Fe納米線(xiàn)的交流沉積優(yōu)化條件是200HZ，42Vp-p。
　　 誘導(dǎo)磁場(chǎng)對(duì)納米線(xiàn)電化學(xué)組裝生長(zhǎng)具有引導(dǎo)作用，隨著磁場(chǎng)的增大，納米點(diǎn)陣各向異性明顯。
　　

8、 沉積液中硼酸的質(zhì)量影響溶液PH值，進(jìn)而影響Ni納米點(diǎn)陣的磁性，硼酸質(zhì)量為9.0g/100ml(NiSO4·7H2O為12g/100ml，沉積電壓42Vp-p，200HZ)時(shí)是Ni納米線(xiàn)的最佳沉積條件，而且此時(shí)納米線(xiàn)陣列體系的形狀各向異性最明顯。
　　 Ni納米點(diǎn)陣的鐵磁共振研究表明，Ni納米點(diǎn)陣的磁晶各向異性能比其形狀各向異性能小一個(gè)數(shù)量級(jí)，但也不能忽略不計(jì);面內(nèi)納米線(xiàn)點(diǎn)之間的磁耦合能非常高，可達(dá)退磁場(chǎng)能的近一半;有趣的是納米