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本论文采用分子束外延(MBE)的方法在Si(111)衬底上制备了Co纳米点，准一维纳米线和薄膜。利用原位扫描隧道显微镜(STM)，磁力显微镜(MFM)，磁光克尔效应(MOKE)磁强计和非原位面内转角磁光克尔效应(ROTMOKE)磁强计对低维Co纳米结构分别进行了形貌和磁性的表征，并利用一致转动模型和自关联函数研究了低维磁性纳米结构的反磁化机制和表面形貌引起的磁各向异性。主要内容包括：
1.我们在4°斜切Pb/Si(111)衬底上利用分子束外延方法制备了Co准一维纳米链集合。在原位扫描隧道显微镜和磁光克尔磁力计的帮助下，我们发现随着覆盖度从1.7个原子单层厚增加到6.7个原子单层厚，Co纳米点在沿着线方向发生了融合并且单轴磁各向异性也随之增强。原位磁力显微镜显示对于6.7个原子单层厚的Co准一维纳米链，其磁畴结果呈条纹状，且伴随着Néel型畴壁。从平均畴壁宽度我们可以计算有效的单轴磁各向异性能为6.1×104J/m3。
2.我们在Pb/Si(111)衬底上利用表面台阶的修饰作用制备了准一维Co纳米链集合和二维Co纳米点集合。利用原位扫描隧道显微镜和变温磁光克尔磁强计，我们研究了这两种Co纳米结构的形貌与磁性。结果显示台阶不但能增加Co纳米点的均匀性而且能通过引入单轴磁各向异性增强体系的临界温度Tc。蒙特卡洛计算表明这种铁磁耦合主要来源于Co纳米点间的偶极相互作用且台阶诱导的Co纳米结构维度的降低能增强体系的临界温度。
3.我们在Si(111)衬底上用斜入射的方式制备出了Co(111)薄膜。面内转角磁光克尔测量表明在六重对称磁晶各向异性上我们在垂直于Co入射面方向上引入了单轴磁各向异性。基于一致转动模型的反磁化机制模拟表明单轴磁各向异性能为Ku=1.7×105J/m3。这与通过表面形貌自关联函数算出来的值Ku=1.1×105J/m3一致，且说明引入的面内单轴磁各向异性来源于由斜入射导致的表面形貌改变。