脉冲电镀镍铁纳米薄膜的巨磁阻抗效应研究

摘要

随着信息技术的广泛应用，对磁传感器提出了越来越高的要求。要求新的传感器具有小型化、响应速度快、灵敏度高、稳定性好的特点。巨磁阻抗效应就具有这些优点。关于巨磁阻抗材料的研究，初期的工作重点主要在钴基非晶合金，近年来已经扩展到铁基非晶和纳米晶材料上来，镍铁合金的巨磁阻抗效应也有人进行研究，但主要侧重于非晶合金，对于镍铁纳米薄膜的巨磁阻抗研究则很少见到报道。镍铁纳米薄膜是一种软磁性能良好的材料，有望获得明显的巨磁阻抗效应。 本文用脉冲电镀方法制备镍铁纳米薄膜，研究其微观结构和巨磁阻抗效应。结果表明，镍铁薄膜有比较明显的巨磁阻抗效应。利用穆斯堡尔谱、XRD及交变梯度磁强计方法检测了脉冲电镀制备所得镍铁薄膜的微观结构和磁性能。用巨磁阻抗测量仪来测定镍铁纳米薄膜的巨磁阻抗效应。 本实验采用硫酸型电解液来进行脉冲电镀，通过改变脉冲电镀参数可以制得铁含量不同的镍铁薄膜，镍铁薄膜中的铁含量随脉冲频率、占空比和脉冲电镀时间有规律的变化。 脉冲电镀制得的镍铁薄膜为铁磁性FeNi3合金。薄膜的晶粒尺寸在17-30纳米之间，而且随着制备条件的改变有规律的变化。界面组元的体积百分含量比较大，而且晶粒尺寸越小，界面组元的体积百分含量越大。界面厚度在1-3纳米之间，随薄膜晶粒尺寸的增加而降低。基体相中铁原子的分布不均匀，有富铁组态和贫铁组态之分，富铁组态所对应的超精细磁场比较高，贫铁组态所对应的超精细磁场比较低。经过适当的热处理后，基体相中的铁原子均匀分布。 脉冲电镀镍铁薄膜的巨磁阻抗效应在10％以上，当铁含量为14.7％，脉冲频率为1000Hz，占空比为15％，电沉积时间为80min时，镍铁薄膜的巨磁阻抗效应最为明显。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2巨磁阻抗效应的国内外研究综述

1.2.1理论研究

1.2.2实验研究

1.3电沉积纳米晶材料的发展历史及研究现状

1.3.1电沉积纳米晶材料的发展史

1.3.2电沉积纳米晶的优点

1.3.3电沉积纳米晶的方法

1.3.4电沉积纳米晶的应用前景

1.4脉冲电沉积纳米晶材料的发展历史及研究现状

1.4.1脉冲电沉积的发展历史

1.4.2脉冲电沉积纳米晶的优点

1.5本论文的研究意义

第二章实验原理及实验方法

2.1脉冲电镀实验原理

2.1.1脉冲电镀的基础理论

2.1.2电沉积合金过程

2.2穆斯堡尔谱

2.2.1穆斯堡尔效应

2.2.2穆斯堡尔谱参数

2.3巨磁阻抗效应

2.3.1巨磁阻抗效应的定义及特征

2.3.3巨磁阻抗系统的测量原理

2.4 XRD实验

第三章脉冲电镀镍铁纳米薄膜的工艺研究

3.1脉冲电沉积镍铁纳米薄膜的工艺流程

3.2实验装置

3.3脉冲电沉积工艺

3.3.1电化学除油

3.3.2酸腐蚀

3.3.3镍铁薄膜的电沉积

3.3.4样品分类及实验条件

3.4实验结果及分析

3.4.1样品的成分分析

3.4.2样品的电化当量的计算

3.4.3样品密度的计算

3.4.4脉冲电沉积过程电流效率的计算

3.4.5脉冲电沉积过程电流密度的计算

3.4.6脉冲电沉积工艺对镀层中铁含量的影响

第四章脉冲电镀镍铁薄膜的微观结构及磁性能研究

4.1引言

4.2镍铁薄膜的微观结构研究

4.2.1镀液中亚铁离子浓度对镍铁薄膜微观结构的影响

4.2.2脉冲电镀频率对镍铁薄膜微观结构的影响

4.2.3占空比γ对镍铁薄膜微观结构的影响

4.2.4不同电沉积时间对镍铁薄膜微观结构的影响

4.3镍铁薄膜样品的软磁性能分析

第五章镍铁薄膜的巨磁阻抗效应研究

5.1引言

5.2实验方法

5.3实验结果及分析

5.3.1镀液中亚铁离子浓度对薄膜巨磁阻抗效应的影响

5.3.2脉冲电镀频率对薄膜巨磁阻抗效应的影响

5.3.3占空比γ对薄膜巨磁阻抗效应得影响

5.3.4脉冲电镀时间对巨磁阻抗效应的影响

5.3.5不同热处理制度对薄膜巨磁阻抗效应的影响

第六章结论及展望

6.1结论

6.2研究展望

参考文献

致 谢