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，越來越要求磁性器件的存儲密度更高、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，有利于減小存儲單元尺寸，提高存儲密度，對垂直磁化技術(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單元的磁性納米線陣列，尤其是單磁疇的磁性圖形納米線陣列，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。
　　 本論文針對納米線

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.陽極氧化反應(yīng)參量對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，對于氧化電壓40V，二次氧化時(shí)間3h的AAO模板呈無色透明，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，合成溫度對孔徑的影響較小;對孔間距的影響明顯，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，高的合成電壓會影響模板的有序性?？咨铍S二次氧化時(shí)間的延長而增長，通過控制氧化時(shí)間，我們獲得了1-10μm的納米線。
　　 2.后處理對AAO模板參數(shù)的影響
　　 用0.1M的CuCl2將模板從鋁片上解離，得到相對完整的不含有Al基底的AAO模

4、板。通過擴(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)間太長會影響模板的有序度，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.納米線結(jié)構(gòu)和形貌
　　 Fe納米線是由一串微小的α-Fe單疇晶粒連接而成，類似于一串珠鏈，單根Fe納米線呈單晶。<110>方向是Fe納米線的擇優(yōu)生長方向。通過改變二次氧化時(shí)間，我們獲得了長度為2～10μm的Fe納米線。
　　 從二次氧化時(shí)間為3h的模

5、板中解離出的Co納米線長度約為200nm，其解離后的長度不隨二次氧化時(shí)間的延長而增長，形貌呈針尖似的棒狀多晶結(jié)構(gòu)。通過施加誘導(dǎo)磁場，使得Co納米線解離后的長度增長到1.5μm，納米線的均勻性與結(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。
　　 2.納米線陣列體系磁學(xué)特性
　　 Fe、Co、Ni納米線陣列的易磁化方向?yàn)榧{米線的長軸方向，難

6、磁化方向與納米線垂直。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.沉積條件對納米線陣列體系磁學(xué)特性的優(yōu)化
　　 小直徑或高長度的Fe納米線，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)陣的磁性測量和穆斯堡爾譜研究表明，Ms接近于塊材，超精細(xì)場與塊材接近。
　　 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，磁滯回線接近于矩形。但是，沉積電壓過高，析氫反應(yīng)加劇，會影響納米線的沉積。Fe納米線的交流沉積優(yōu)化條件是200HZ，42Vp-p。
　　 誘導(dǎo)磁場對納米線電化學(xué)組裝生長具有引導(dǎo)作用，隨著磁場的增大，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納米線的最佳沉積條件，而且此時(shí)納米線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，但也不能忽略不計(jì);面內(nèi)納米線點(diǎn)之間的磁耦合能非常高，可達(dá)退磁場能的近一半;有趣的是納米