氧化铝模板法制备单晶磁性纳米线阵列研究

摘要

单晶磁性纳米线阵列在垂直磁记录领域具有广阔的应用前景，如何制备高质量的单晶纳米线阵列是其应用要解决的关键问题之一。本文对多孔氧化铝模板制备单晶磁性纳米线阵列进行了系统研究。 采用二步阳极氧化法制备多孔氧化铝模板，分析了工艺参数如电化学抛光、温度、时间、通孔方式等对模板有序性和成品率的影响，获得了制备不同孔径高品质多孔氧化铝模板的最佳工艺条件。 用自制的多孔氧化铝模板，采用直流电沉积的方法成功制备出Fe、Ni单质和Fe-Ni多段纳米线有序阵列。用XRD、SEM、HRTEM对纳米线阵列的组成、形貌、结构进行了分析，结果表明，制得的纳米线呈一维有序阵列排布，纳米线粗细均匀，其直径与所用模板的孔径相当，纳米线阵列沿[110]方向具有明显的择优取向性，且纳米线为沿[220]方向生长的单晶结构。 根据二维成核原理分析了单晶纳米线形成条件，使用断键理论、表面能各向异性及能量最低原理解释了Fe、Ni纳米线阵列沿[110]方向择优取向的原因；通过对Ni纳米线的直流电化学沉积电流变化曲线进行分析，探讨了单晶纳米线阵列的生长动力学过程。 用振动样品磁强计(VSM)对不同长径比(h/d)的纳米线阵列的磁性能进行了研究，结果表明，单晶磁性纳米线阵列具有明显的磁各向异性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.1.1纳米材料概述

1.1.2一维纳米材料概述

1.2一维纳米有序阵列

1.2.1一维纳米有序阵列概述

1.2.2一维纳米有序阵列的性能与应用

1.4模板法制备一维纳米有序阵列

1.4.1模板的种类及优点

1.4.2模板组装一维纳米阵列的方法

1.5模板法制备一维单晶磁性纳米有序阵列

1.5.1模板组装一维纳米阵列的方法

1.4.2电化学沉积纳米材料沉积机理及动力学研究现状

1.6本课题研究的主要内容

第2章实验部分

2.1实验仪器与原料

2.1.1实验仪器

2.1.2实验原料

2.2阳极氧化铝模板制备

2.2.1铝表面预处理

2.2.2二步阳极氧化

2.2.3氧化铝模板后处理

2.3电沉积金属纳米线阵列

2.3.1直流电化学沉积实验装置及流程

2.3.2电化学沉积工艺参数

2.4测试方法

2.4.1 XRD测试

2.4.2 SEM测试

2.4.3TEM测试

2.4.4 AFM测试

2.4.5 VSM测试

第3章高度有序阳极氧化铝模板的研究

3.1多孔氧化铝模板结构表征与分析

3.2氧化铝模板工艺研究

3.3本章小节

第4章单晶磁性纳米线阵列的结构表征及生长动力学研究

4.1磁性纳米线阵列结构表征

4.1.1 Ni纳米线阵列结构表征

4.1.2 Fe纳米线阵列结构表征

4.1.3 Fe-Ni纳米线阵列结构表征

4.2单晶纳米线阵列生长动力学分析

4.2.1 FCC金属单晶纳米线生长取向研究

4.2.2 Ni纳米线生长过程研究

4.3本章小节

第5章金属单晶纳米线阵列性能测试

5.1磁性能测试

5.1.1孔径的影响

5.1.2模板厚度的影响

5.2本章小节

第6章总结

参考文献：

致谢