Co及Co-Fe、Co-Cu纳米线阵列的结构与磁性研究

摘要

在众多的纳米材料的研究中，一维纳米线阵列一直受到相当高的关注和广泛的研究。尤其是对于磁性纳米线的磁学特性的探索和研究，已经取得了很大的进展。在应用方面，磁性纳米线可以制成小型磁性器件；由于自身的一维特性，它可以具有很高的剩磁比和矫顽力，实现高密度垂直式磁记录，因此有望成为密度超过100Gb/in2的磁记录材料。 围绕一维磁性纳米线，本文着重研究了利用电化学沉积方法在多孔阳极氧化铝模板中沉积单质钴及其合金的晶体织构特性、常温及低温磁性，主要内容如下： 1.初步探索了沉积电压对Co纳米线晶体织构的影响。成功制备直径为20nm的钴纳米线，X射线衍射结果表明纳米线为六角密堆积结构(Hcp)，而且存在很强的(100)织构。升高交流沉积电压，晶体内部又出现了较强的(110)织构。 2.初步探索了沉积液pH值对Co纳米线晶体织构的影响。X射线衍射结果表明，pH值为4.5时：直径20nm的Co纳米线形成(100)织构，直径50nm的Co纳米线形成(100)和(002)混合织构，而直径120nm的Co纳米线形成(002)织构。pH值的升高(6.4以上)将使直径20nm的Co纳米线诱导出(101)衍射峰，形成(101)和(100)混合织构；也可以使直径50nm的Co纳米线变成(002)织构，使直径120nm的Co纳米线变成(100)和(101)混合织构。不同晶体织构使Co纳米线的磁性有了一定的变化，尤其对于直径50nm的Co纳米线，(002)织构的产生使沿着纳米线长轴方向的矫顽力和剩磁比有了很大的提高。 3.初步探索了沉积液温度对Co纳米线晶体织构的影响。发现沉积液温度对直径20nm的Co纳米线的织构几乎没有影响，而对直径50nm和120nm的Co纳米线的织构影响较大。沉积液温度的升高，倾向于使两个不同直径的Co纳米线都形成(100)织构。磁性测量结果表明，尽管直径20nm的Co纳米线织构没有变化，但由于温度的上升导致了较好的结晶度使样品的矫顽力有一定的提高；由于温度升高导致了直径50nm的Co纳米线的(002)织构的消失，其沿长轴的矫顽力和剩磁比都有明显降低；虽然直径120nm的Co纳米线的织构变化明显，但矫顽力和剩磁比都变化不大。 4.改用Co(OAc)2(醋酸钴)作为制备纳米线的沉积液。选用80V氧化的孔径约为120nm的模板沉积纳米线，沉积效果较好，X射线衍射结果显示纳米线形成非晶态。SQUID测量发现与相同直径的晶态Co纳米线磁特性不同，非晶态Co-有机分子纳米线在低温时的Ms和Hc出现反常变化。随着温度的降低，Ms显著上升，不满足T3/2定律；而Hc则在50K时出现一个极大值，随后随温度的降低显著下降，并且5K时的Hc小于常温的Hc。 5.制备了直径为20nm的Co1-xFex合金纳米线，并利用SQUID分别测量了x=3.2％，5.5％和8％的样品的低温磁性，结果表明纳米线的Hc和剩磁比Sq具有反常的温度依赖关系。Co96.8Fe3.2样品的矫顽力和剩磁比都随温度的降低而降低，Co94.5Fe5.5样品的矫顽力和剩磁比几乎不随温度变化。 6.制备了直径为20nm的Co1-xCux合金纳米线，其中x分别为4％，6.5％。低温磁性测量同样表明Hc和剩磁比Sq也具有反常的温度依赖关系。两个样品的剩磁比都随着温度降低而降低，而矫顽力随温度变化不大。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章绪论

第二章理论基础与测试技术原理

第三章Co纳米线阵列的制备、结构及磁性研究

第四章Co-Fe和Co-Cu纳米线的变温磁性研究

第五章结论

附录:硕士在读期间主要成果

致谢