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本论文采用交流电化学沉积方法制备了Fe3Pt、Fe55Co45和Co48Pt52等磁性金属合金纳米线阵列,综合利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、超导量子干涉磁强计(SQUID)、多功能物性测量系统(PPMS)和振动样品磁强计(VSM)等手段对纳米线阵列的结构、形貌和磁性进行分析测量,并详细研究了纳米线阵列的反磁化机制,主要内容包括:
1.利用二次阳极氧化工艺制备出不同孔径大小的氧化铝模板(AAO模板),采用扫描电子显微镜对模板孔洞的形貌和尺寸进行了表征,并详细探讨了阳极氧化的工艺参数对氧化铝模板孔洞形貌和尺寸的影响。实验结果表明:
A.电解液的种类、浓度和阳极氧化电压是影响氧化铝模板孔径尺寸大小的主要因素。
B.电解液浓度越小,环境温度越低,模板孔洞越均匀有序。
C.无论采用何种电解液,氧化电压都是影响孔径尺寸大小的重要因素,孔径尺寸随氧化电压的升高而增大。
2.采用交流电化学沉积方法首次制备了Fe3Pt纳米线阵列,并对Fe3Pt纳米线阵列结构和磁性进行了详细研究。实验结果表明:
A.X射线衍射和扫描电子显微镜测试结果表明,Fe3Pt纳米线阵列为fcc结构,并在沿线方向上具有[110]取向结构。
B.Fe3Pt纳米线阵列在沿线方向和垂直线方向的磁滞回线表明,由于形状各向异性纳米线阵列的易磁化方向沿纳米线长轴方向。
C.Fe3Pt纳米线阵列矫顽力HC随温度的变化关系表明,热激发过程参与的反磁化机制在纳米线中起重要作用。
D.对Fe3Pt纳米线阵列的磁粘滞现象进行了研究,表明磁粘滞现象随温度的升高而升高,磁粘滞系数在矫顽力HC附近有最大值。
E.研究了纳米线直径对纳米线阵列反磁化机制的影响,表明随纳米线直径的增大,矫顽力HC降低,反磁化机制以折曲式反转模式发生。
3.采用交流电化学沉积方法制备了Fe55Co45纳米线阵列,并对纳米线结构、形貌和磁性进行了测量,实验结果表明:
A.X射线衍射和扫描电子显微镜测试表明,Fe55Co45纳米线阵列为bcc结构,在沿线方向上具有[110]织构。
B.Fe55Co45纳米线阵列由于形状各向异性起主导作用,易磁化方向为线长轴方向,沿线方向的矫顽力HC1可以用对称扇形的球链模型解释。C.不同温度的磁滞回线测量表明,Fe55Co45纳米线阵列的矫顽力HC随温度的升高明显降低,其原因主要来源于热激发过程参与纳米线阵列的磁化反转机制。
D.磁化反转体积V*的测量表明,纳米线的磁化反转体积V*远小于纳米线的体积并且与温度成T1/3关系,表明Fe55Co45纳米线阵列是一种局域成核的反磁化机制。
E.讨论了Fe55Co45纳米线阵列的磁粘滞现象,表明磁粘滞现象随温度的升高而更加明显,并且磁粘滞系数在矫顽力HC附近具有最大值。
4.采用交流电化学沉积的方法制备了Co48Pt52纳米线阵列,并对Co48Pt52纳米线阵列的结构和磁性进行了测量,实验结果表明:
A.Co48Pt52纳米线阵列为fcc结构,并在沿线方向上具有[110]织构。
B.在沿线方向和垂直线方向的磁滞回线表明,在纳米线阵列中除形状各向异性外,磁晶各向异性也起重要作用,导致在纳米线阵列在两个方向的矫顽力HC明显增加。
C.不同温度的磁滞回线测量表明,Co48Pt52纳米线阵列的矫顽力HC随温度的升高近乎线性降低,其原因主要来源于热激发过程参与纳米线反磁化机制。热激发过程对应于线性的能量势垒,表明磁化反转体积V*近乎等于纳米线体积,即纳米线阵列内的磁矩基本是同时翻转的。
D.当外磁场与纳米线长轴方向成不同角度θ时,采用振动样品磁强计对纳米线阵列的磁滞回线进行了测量,表明当θ较小时,矫顽力变化不大;当θ>30°时矫顽力HC明显降低。纳米线阵列矫顽力HC与角度的变化关系表明其Co48Pt52纳米线的反磁化机制为非一致转动。