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Fe-Pd纳米线阵列的制备与磁性研究

作　者: 许志兵
导　师: 唐少龙
学　校: 南京大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 纳米线阵列 Fe-Pd 阳极氧化铝模板模板法磁性研究多孔氧化铝溶液形貌纳米材料磁性能电沉积磁控溅射能量色散谱仪金属膜生长机理薄膜层垂直磁记录介质金属纳米线制备方法尺寸
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文以FePd合金纳米线阵列作为研究对象,并对材料的制备方法、形貌及磁性能进行了分析研究。文中探索了硅衬底阳极氧化铝模板的制作工艺,以及以此模板电沉积自由站立FePd纳米线阵列的具体方法,重点讨论了FePd合金纳米线阵列在沉积态、含模板退火态、去模板退火态的磁性能及相变问题。在本文实验中,我们使用X射线能量色散谱仪(EDX)测量FePd合金纳米线的成分,用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征样品的形貌,用X射线衍射(XRD)分析材料的相结构,用振动样品磁强计(VSM)测试材料的磁性能。论文主要的研究工作如下：1.硅衬底阳极氧化铝模板的制备与表征利用磁控溅射仪在硅基片上依次溅射30nm Ti、100 nm W、1μm Al的多层薄膜,并在草酸溶液中进行阳极氧化得到双通AAO模板。根据XY记录仪所测阳极氧化的“电流—时间”曲线,通过稳态孔生长机理分析了Al、W薄膜在形成多孔结构的过程都会依次经历阻挡层产生、孔的成核、稳定态孔结构的三个阶段。利用AFM分别扫描了多孔氧化铝和多孔钨的表面形貌。多孔氧化铝呈六角密排结构,孔径约75nm,与使用高纯铝箔阳极氧化所得AAO模板保持一致。多孔钨薄膜几乎沿袭了AAO模板的结构,并且孔洞深度较浅,非常适合作为制备自由站立金属及合金纳米线的电极。2.FePd合金纳米线阵列的制备与磁性能以配制好的Pd(NH3)4Cl2, Fe(C7H6O6S)2、(NH4)2SO4的混合溶液作为FePd共沉积溶液,使用Ti-W-Al薄膜阳极氧化制备的双通AAO模板,采用电化学分析仪IT模式,通过直流电沉积了一系列长度一致的FePd合金纳米线阵列。使用EDX检测样品的成分,分析其随沉积电位的变化。使用VSM测试了样品在沉积态、含模板退火态、去模板退火态不同情况下垂直膜面及平行膜面的磁滞回线,以此研究样品的磁性能。发现有些样品在600℃退火后呈现蜂腰型磁滞回线,包含相对软磁和相对硬磁的两种磁性相,并且表现出方向依赖性。在此基础上,根据样品退火前后矫顽力的变化,我们推测FePd合金纳米线形成了织构化的L10有序相。此外,通过比较含模板退火和去模板退火后的磁性能,发现AAO模板对样品相变的影响并不明显。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-24
  1.1 研究背景  9-20
    1.1.1 物质磁性和磁性材料  9
    1.1.2 纳米材料和纳米结构  9-11
    1.1.3 纳米磁性材料  11-14
    1.1.4 超高密度磁记录材料  14-16
    1.1.5 FePd合金材料的研究进展  16-20
  1.2 本论文课题选取  20-21
  1.3 本论文的研究内容及组织安排  21
  1.4 参考文献  21-24
第二章实验方法  24-36
  2.1 实验试剂  24
  2.2 实验仪器  24-25
  2.3 主要设备原理介绍  25-32
    2.3.1 磁控溅射仪  25-26
    2.3.2 电化学工作站  26-29
    2.3.3 扫描电子显微镜(SEM)  29-30
    2.3.4 振动样品磁强计(VSM)  30-32
  2.4 实验过程  32-35
    2.4.1 引言  32
    2.4.2 前期模板准备工作  32-33
    2.4.3 FePd电沉积溶液配制  33-34
    2.4.4 电沉积过程  34-35
  2.5 本章小结  35
  2.6 参考文献  35-36
第三章硅衬底阳极氧化铝模板的制备  36-47
  3.1 引言  36-37
  3.2 阳极氧化铝模板的制备  37-38
  3.3 阳极氧化铝模板的结构  38-39
  3.4 阳极氧化铝模板电沉积纳米线原理  39
  3.5 硅衬底阳极氧化铝模板的制备  39-44
    3.5.1 硅衬底AAO模板制备原理  39-41
    3.5.2 AAO模板阳极氧化机制  41-43
    3.5.3 AAO模板的形貌表征  43-44
  3.6 本章小结  44-45
  3.7 参考文献  45-47
第四章 FePd纳米线阵列的制备与磁性  47-58
  4.1 引言  47
  4.2 电沉积FePd合金纳米线阵列  47-50
  4.3 自由站立FePd纳米线阵列形貌表征  50
  4.4 FePd纳米线阵列的磁性研究  50-56
    4.4.1 沉积态的磁滞回线  50-51
    4.4.2 保留模板退火态的磁滞回线  51-53
    4.4.3 去除模板退火态的磁滞回线  53
    4.4.4 退火前后矫顽力的变化  53-56
  4.5 FePd合金纳米线的XRD图谱  56-57
  4.6 本章小结  57
  4.7 参考文献  57-58
第五章全文总结  58-60
硕士期间发表文章情况  60-61
致谢  61-62

Fe-Pd纳米线阵列的制备与磁性研究

内容摘要

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