Cu/Ni多层纳米线的制备及磁性能研究

摘要

巨磁电阻材料在基础研究和应用领域有着广阔的应用前景，已成为当前学术界研究的热点之一。这种通过铁磁性金属和非铁磁性金属交替沉积的多层纳米线阵列，每个铁磁层都可看作是一个单磁畴铁磁性纳米粒子，因此该结构不但高度有序，且还保持了铁磁性纳米粒子的高矫顽力特性。 本文通过二次铝阳极氧化法制得氧化铝(AAO)模板，通过改变阳极氧化电压可对AAO模板孔径进行调控。在AAO模板中成功制备出Cu、Ni单金属纳米线的基础上，采用双槽直流电沉积工艺在AAO模板内制得高度有序的Cu/Ni多层纳米线阵列，利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对Cu/Ni多层纳米线进行了表征，通过振动样品磁强计(VSM)测试了多层纳米线的磁性能，并采用四探针法对Cu/Ni多层纳米线阵列的巨磁电阻性能进行了初步研究。 SEM测试结果表明，Cu/Ni多层纳米线表面平滑、均一，直径与AAO模板孔径基本一致。由选区电子衍射(SAED)照片可知，多层纳米线中Cu层和Ni层均为单晶结构。TEM下可观察到Cu/Ni多层纳米线的层状结构清晰，而且通过控制沉积电量可以对各子层厚度进行调节，得到不同调制波长和不同子层厚度的多层纳米线。磁滞回线测试结果表明，Cu/Ni多层纳米线阵列具有明显的垂直磁各向异性，外加磁场垂直于AAO模板表面时，磁滞回线的矩形比Sr(Mr/Ms)(0.2951、0.5167、0.7435、0.6661)远大于磁场平行于模板表面时的矩形比(0.06824、0.04735、0.01965、0.09133)。 论文还考察了调制波长及纳米线直径对Cu/Ni多层纳米线磁性能的影响，实验结果表明，随着调制波长的增大和纳米线直径的减小，Cu/Ni多层纳米线矫顽力呈增大趋势。 在室温下测得外加磁场垂直于膜面、直径约为80nm、长度约为60μm的Cu(8nm)/Ni(40 nm)多层纳米线阵列的巨磁电阻约为25.6％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2纳米材料的性能和应用

1.3纳米线的性质和应用

1.4纳米线的制备方法

1.4.1模板法

1.4.2非模板法

1.5多层纳米线的应用

1.6多层纳米线的制备与表征

1.6.1多层纳米线的制备方法

1.6.2多层纳米线的形貌分析

1.6.3多层纳米线的成分分析

1.6.4多层纳米线的磁性能测试

1.7模板法组装纳米线阵列的研究现状

1.7.1模板-电沉积法组装磁性金属纳米线阵列的研究现状

1.7.2模板-电沉积法制备多层纳米线研究现状

1.8巨磁电阻材料的测量和应用

1.9本论文的主要工作

第二章 实验方法

2.1模板的制备

2.1.1仪器和试剂

2.1.2 AAO模板的制备

2.2 Cu、Ni单金属纳米线的制备

2.2.1仪器和试剂

2.2.2单金属纳米线的制备

2.2.3 Cu、Ni单金属纳米线的形貌表征

2.2.4单金属纳米线磁性能的测试

2.3 Cu/Ni多层纳米线的制备

2.3.1仪器和试剂

2.3.2多层纳米线的制备

2.3.3多层纳米线的形貌表征

2.3.4多层纳米线的成分分析

2.3.5多层纳米线的磁性能测试

2.4 Cu/Ni多层纳米线巨磁电阻性能的测试

第三章 Cu/Ni多层纳米线的制备与表征

3.1 AAO模板的形貌表征

3.2 Cu、Ni单金属纳米线的制备与表征

3.2.1 AAO模板孔内Cu、Ni纳米线阵列的组装过程分析

3.2.2 Cu、Ni单金属纳米线的形貌表征

3.3 Cu/Ni多层纳米线阵列的制备与表征

3.3.1 AAO模板孔内Cu/Ni多层纳米线阵列的组装过程分析

3.3.2 Cu/Ni多层纳米线的形貌表征

3.3.3 Cu/Ni纳米多层线的成分和结构表征

第四章 Cu/Ni多层纳米线磁性能测试

4.1单金属Ni纳米线阵列的垂直磁记录特性

4.2 Cu/Ni多层纳米线阵列的垂直磁记录特性

4.3调制波长对Cu/Ni多层线磁性能的影响

4.4 Cu/Ni多层纳米线直径对磁性能的影响

4.5 Cu/Ni多层纳米线的巨磁电阻效应

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢