Co基金屬納米陣列的制備與磁學(xué)性能的研究.pdf

1、隨著電子信息科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，因準(zhǔn)一維納米材料在光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)等方面具有許多獨(dú)特的性能，已成為近些年來納米材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。其中磁性納米線陣列由于其在超高密度磁性存儲方面的誘人的應(yīng)用前景而成為準(zhǔn)一維材料中備受關(guān)注的研究焦點(diǎn)。在眾多制備磁性納米線陣列的工藝當(dāng)中，陽極氧化鋁模板法因其高效、廉價、操作簡單等特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。所以本文利用多孔陽極氧化鋁模板輔助交流電化學(xué)沉積的方法，制備了Co基納米線陣列，即CoxPt100-x

2、納米線陣列和CoxPb100-x納米線陣列。并對其微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。主要的研究結(jié)果如下:
　　 1、AAO模板輔助交流電沉積制備CoxPt100-x納米線陣列
　　 (1)采用交流電化學(xué)沉積的方法在氧化鋁孔洞內(nèi)制備了直徑約為50 nm，長度為數(shù)微米的CoxPt100-x納米線陣列。
　　 (2)選區(qū)電子衍射表明制備的納米線陣列為多晶結(jié)構(gòu)。XRD圖像表明室溫下制備的Co-Pt納米線陣列為納米晶結(jié)構(gòu)，

3、經(jīng)過退火處理后，納米線陣列從納米晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成了晶體結(jié)構(gòu)。并且隨著退火溫度的升高，fcc結(jié)構(gòu)CoPt慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)镃oPt3結(jié)構(gòu)。
　　 (3)磁學(xué)測試表明納米線陣列具有明顯的磁各向異性，易磁化軸平行于納米線的長軸方向。且隨著Co成分的逐漸增大，無論是在平行于納米線軸線方向上還是在垂直于納米線軸線方向上，其矯頑力和矩形比都呈增大趨勢。經(jīng)過退火處理后，CoxPt100-x納米線陣列的磁學(xué)性能得到了改善。磁學(xué)研究結(jié)果表明:室溫下其化學(xué)成分

4、是控制磁學(xué)特性的關(guān)鍵因素，因為Pt是一個無鐵磁性的材料。此外，熱處理后消除了納米線快速沉積時帶來的一些晶體缺陷及內(nèi)應(yīng)力，同時使Co原子的3d電子軌道與Pt原子的5d電子軌道的雜化作用以及Pt原子的自旋極化作用增強(qiáng)，從而使其對矯頑力和矩形比的增加作出了貢獻(xiàn)。
　　 2、交流電沉積制備CoxPb100-x納米線陣列
　　 (1)將擴(kuò)孔后的AAO模板在C4H6O4·Co·4H2O和C4H6O4·Pb·3H2O電解液中進(jìn)行交流電

5、沉積制備出CoxPb100-x納米線陣列，其中工作電壓為11V，頻率為50 Hz，沉積時間為5 min。
　　 (2) TEM圖像表明納米線粗細(xì)均勻，長度達(dá)數(shù)微米，直徑大約為50 nm，與所用的AAO模板孔徑相當(dāng)。選區(qū)電子衍射花樣表明Co-Pb納米線陣列為多晶結(jié)構(gòu)。室溫下制備的Co-Pb納米線陣列的XRD圖譜上觀察不到Co的fcc或hcp的衍射峰，只有代表面心立方結(jié)構(gòu)的Pb的6個衍射峰。經(jīng)過退火處理后，Co的(200)和(100

6、)衍射峰開始出現(xiàn)。
　　 (3)而VSM測試結(jié)果表明室溫下沉積的納米線陣列的形狀各向異性不是特別明顯，但是隨著Co成分的逐漸增大，無論是在平行于納米線軸線方向上還是在垂直于納米線軸線方向上，CoxPb100-x納米線陣列的矯頑力都呈現(xiàn)增大的趨勢。而退火處理改善了Co-Pb納米線陣列的磁學(xué)特性。這可能是因為退火處理后，納米線快速沉積時帶來晶體缺陷及內(nèi)應(yīng)力被消除，同時由于固態(tài)金屬Co在液態(tài)Pb當(dāng)中的重結(jié)晶，導(dǎo)致納米線陣列的矯頑力和矩