多孔復(fù)合金屬氧化物薄膜的制備及其性能研究.pdf

1、尖晶石型鐵氧體是鐵氧體發(fā)展史上的一類重要材料。近年來，尖晶石型鐵氧體薄膜材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用已經(jīng)成為國際上新型薄膜材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。尖晶石型鐵氧體薄膜以其優(yōu)異的磁學(xué)特性，良好的機(jī)械耐磨性和穩(wěn)定的化學(xué)性能而成為頗具應(yīng)用價(jià)值的材料引起人們的關(guān)注。 本論文提出一種在單晶硅基體上由層狀前體，經(jīng)過焙燒、選擇性溶蝕等工藝步驟制備多孔尖晶石型鐵氧體薄膜的新方法。得到多孔鐵氧體薄膜材料，我們對其結(jié)構(gòu)、形貌以及性能等方面進(jìn)行了研究。具體

2、的研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： 1.系列單晶硅基多孔MFe<,2>O<,4>薄膜制備 我們利用靜電吸附原理在充分磺化的單晶硅基體上生長制得厚度在微米級(jí)、表面平整且致密的水滑石前體薄膜；再經(jīng)過高溫下焙燒選擇性溶蝕等工藝，得到多孔且孔徑大小不一、晶型較好、晶相單一的MgFe<,2>O<,4>、NiFe<,2>O<,4>、ZnFe<,2>O<,4>系列多孔尖晶石型鐵氧體薄膜。 2.系列前體薄膜、復(fù)合金屬氧化物薄膜以及多孔M

3、Fe<,2>O<,4>薄膜的形貌、結(jié)構(gòu)等變化規(guī)律的研究 體系中水滑石前體薄膜，復(fù)合金屬氧化物薄膜以及多孔MFe<,2>O<,4>薄膜均經(jīng)過XRD、SEM、EDS和AFM等表征手段進(jìn)行了詳細(xì)的研究，而且我們對不同焙燒溫度、不同金屬離子配比對最終薄膜微結(jié)構(gòu)的影響也進(jìn)行了研究；結(jié)果表明每個(gè)步驟中均具有各自明顯的結(jié)構(gòu)特征衍射峰；XRD、SEM和AFM可以觀察到，各個(gè)體系中不同配比薄膜中出現(xiàn)了明顯的孔狀結(jié)構(gòu)，且孔徑大小隨著前體薄膜中配比(

4、M/Fe)的增大而增大；同時(shí)通過對XRD數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：原始配比越大，最終薄膜中顆粒尺寸越小。 3.Mg、Ni體系多孔薄膜的磁學(xué)、潤濕性能的研究 針對MgFe體系的多孔尖晶石型鐵氧體薄膜，我們對其磁學(xué)方面的性能進(jìn)行了常溫、低溫磁滯回線、ZFC-FC曲線分析研究發(fā)現(xiàn)：不同配比所得的多孔薄膜在常溫下其表現(xiàn)出來的飽和磁化強(qiáng)度是有差異的，即原始Mg/Fe配比越大所得的多孔薄膜的飽和磁化強(qiáng)度越大；其中ZFC-FC曲線分析發(fā)現(xiàn)，兩條曲線在

5、Blocking溫度T<,B>之上時(shí)相互吻合得較好，并且隨著溫度的升高單調(diào)下降，而當(dāng)溫度低于T<,B>時(shí)，兩條曲線開始發(fā)生明顯的分叉，表明薄膜具有超順磁效應(yīng)。 針對NiFe體系的多孔尖晶石型鐵氧體薄膜，我們對其潤濕方面的性能進(jìn)行了接觸角分析研究發(fā)現(xiàn)：同樣不同配比所得的多孔薄膜其表現(xiàn)出來的接觸角是有差異的，影響薄膜潤濕性存在兩個(gè)方面的主要因素：薄膜中的納微結(jié)構(gòu)及其所修飾的有機(jī)單分子層量，即一方面在進(jìn)行表面處理有機(jī)單分子層的過程中，