氧化鋁模板電沉積制備磁性納米線陣列及其性能研究.pdf

1、隨著電子信息科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，使得人們追求越來越高的存儲(chǔ)密度和越來越小的存儲(chǔ)單元，作為信息的載體-磁記錄介質(zhì)的存儲(chǔ)面密度有待于提高。由于磁性納米線陣列在高密度垂直磁記錄領(lǐng)域和研制新型存儲(chǔ)器方面有著誘人的應(yīng)用前景，最近幾年有關(guān)磁性納米線陣列這方面的研究日趨活躍。 本論文主要開展了以下工作：采用二次陽極氧化法制備高度有序、孔徑可控的多孔陽極氧化鋁模板，通過SEM、XRD等多種表征手段觀測其形貌與結(jié)構(gòu)，在對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上分析了影響

2、模板有序性及孔徑的各種因素，如電解液種類、氧化電壓、溫度、氧化時(shí)間、擴(kuò)孔時(shí)間等，獲得了制備不同孔徑高品質(zhì)多孔氧化鋁模板的最佳工藝條件，并對模板的形成機(jī)理進(jìn)行了討論；采用脈沖電化學(xué)沉積的方法在自制多孔氧化鋁模板中組裝Ni、Co、Fe單質(zhì)磁性納米線陣列，使用XRD、SEM、TEM等手段對其形貌與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，利用PhysicalProperty Measurement System(PPMS)儀器研究了其磁學(xué)性能，通過對不同直徑磁性納米線

3、的磁學(xué)性能的表征分析了直徑對納米線性能的影響；用雙槽脈沖電沉積方法制備了Ni/Co、Co/Fe、Ni/Fe等多層磁性納米線陣列，對其形貌、組織結(jié)構(gòu)及磁學(xué)性能進(jìn)行了表征。 本文主要得到以下結(jié)果： 以草酸為電解液制備氧化鋁模板的最佳工藝參數(shù)是：草酸溶液濃度為0.3mol/L，氧化電壓為40V，溫度控制在10℃以下，氧化時(shí)間為16h；以硫酸為電解液時(shí)，最佳工藝參數(shù)是：溶液濃度為0.3mol/L，氧化電壓為25V，溫度控制在5℃

4、以下，氧化時(shí)間為16h。 制得的Ni、Co、Fe納米線呈一維有序陣列排布，納米線粗細(xì)均一，其直徑與所用模板的孔徑相當(dāng)。Ni、Co、Fe納米線陣列均為單晶結(jié)構(gòu)，Ni納米線的擇優(yōu)取向?yàn)閇220]方向，Co納米線的擇優(yōu)生長方向是[100]，F(xiàn)e納米線的擇優(yōu)生長方向?yàn)閇110]，均具有嚴(yán)格的擇優(yōu)生長取向。這是由于金屬結(jié)晶時(shí)受到多孔氧化鋁模板孔壁的擠壓和約束作用，使得金屬在小孔徑的氧化鋁模板中自發(fā)的沿一定擇優(yōu)方向生長，從而表現(xiàn)出擇優(yōu)取向性

5、。納米線陣列的垂直磁各向異性隨納米線直徑的減小而增強(qiáng)，小直徑的納米線陣列具有明顯的垂直磁各向異性。直徑40nm的Ni納米線陣列的矩形比達(dá)0.94，而80nm的納米線陣列沒有明顯的垂直磁各向異性，這是由于小直徑納米線高取向性導(dǎo)致的形狀各向異性所致。 制備的多層納米線具有明顯兩段式結(jié)構(gòu)，每段均與相應(yīng)的單質(zhì)納米線晶體結(jié)構(gòu)和生長方向相同。通過對多層納米線陣列的磁性研究表明：多層納米線具有單質(zhì)納米線同樣的磁學(xué)性質(zhì)，形狀各向異性也是多層納米