非晶態(tài)CoPt合金納米線有序陣列的制備及其磁學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、納米尺寸的磁性材料作為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，主要是因?yàn)樗鼈冊(cè)诔呙芏却糯鎯?chǔ)、磁光存儲(chǔ)等領(lǐng)域有著十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。隨著納米技術(shù)發(fā)展的日新月異，近幾年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)磁性納米線陣列膜可以作為一種超高密度的垂直磁記錄介質(zhì)來(lái)使用(被稱為量子磁盤)。然而目前對(duì)于磁性納米線材料的研究，還主要集中在具有多晶微觀結(jié)構(gòu)的合金方面，有關(guān)非晶態(tài)磁性二元合金納米材料的制備及其磁學(xué)性質(zhì)的研究之前少有報(bào)導(dǎo)。然而對(duì)于一些多晶結(jié)構(gòu)的樣品，由于磁晶各向異性與形狀各向異性

2、競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致樣品可能不具備好的垂直磁各向異性。而且，從制備方法上看，雖然一維磁性材料的制備方法已經(jīng)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，但是它們都面臨一個(gè)挑戰(zhàn)，就是不經(jīng)過(guò)高真空、高溫、高壓，或者無(wú)需在電沉積的同時(shí)施加外加磁場(chǎng)誘導(dǎo)等過(guò)程就制備出具有高垂直磁各向異性和矯頑力的納米線陣列。本論文回顧了磁性納米材料近期的研究進(jìn)展，并且報(bào)告了通過(guò)控制制備條件得到的具有不同孔徑比的多孔陽(yáng)極氧化鋁為模板，利用直流電化學(xué)沉積法在室溫和常壓下首次成功制備出了非晶態(tài)CoPt合金納米

3、線有序陣列膜。通過(guò)對(duì)其微觀形態(tài)、結(jié)構(gòu)、成分、磁學(xué)性質(zhì)、磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制以及不同熱處理溫度對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和磁學(xué)性質(zhì)的影響進(jìn)行深入的研究，發(fā)現(xiàn)樣品不僅微觀形貌可控，成分連續(xù)可調(diào)，具有明顯的垂直磁各向異性，高的矯頑力，并且由于非晶的微觀結(jié)構(gòu)無(wú)晶粒邊境，大大降低了多晶材料的晶界噪聲，而且由于不含目前市面上磁光存儲(chǔ)材料含有的化學(xué)性能不穩(wěn)定的稀土元素，不容易在熱磁寫入過(guò)程中被氧化，從而在超高密度磁記錄介質(zhì)材料和磁光記錄材料上具有非常重要的科學(xué)意義和極好的

4、應(yīng)用前景。主要工作內(nèi)容如下： 1.研究了高度有序多孔陽(yáng)極氧化鋁模板的制備工藝，探討了二次氧化成孔和孔道生長(zhǎng)自組織有序的機(jī)理。通過(guò)調(diào)整模板的氧化參數(shù)，例如：應(yīng)用電壓和電解液種類等，我們可以獲得具有不同孔道直徑、長(zhǎng)度和孔間距的多孔陽(yáng)極氧化鋁模板，為后面的工作奠定了基礎(chǔ)。結(jié)合原子力顯微鏡(AFM，P47-SPM)對(duì)所制備多孔陽(yáng)極氧化鋁模板的表面微觀形貌進(jìn)行了分析研究。 2.通過(guò)直流電化學(xué)沉積方法，在制備出的具有不同孔道參數(shù)的多

5、孔陽(yáng)極氧化鋁模板的納米級(jí)孔洞內(nèi)，通過(guò)調(diào)整沉積條件，成功制備出了具有不同原子含量比的非晶態(tài)CoPt合金納米線有序陣列復(fù)合結(jié)構(gòu)。我們利用X射線能量色散譜儀(EDS，JEOLJSM-5600LV)測(cè)定了納米線的化學(xué)成分比。 3.通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM，JEOLJSM-5600LV)、透射電子顯微鏡(TEM，Hitachi600)、X射線衍射儀(XRD，Rigaku，ModelD/max2400；CuKaradiation，λ=1.

6、54056(A))對(duì)所制備出的CoPt合金納米線的微觀形貌和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明采用本方法制備的樣品直徑與制備時(shí)所采用的多孔陽(yáng)極氧化鋁模板的孔洞直徑一致，納米線均勻有序，填充率高達(dá)95％以上，且為非晶態(tài)微觀結(jié)構(gòu)。 4.用震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM，TOEI-5S-15)對(duì)所制備樣品的磁學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。通過(guò)測(cè)試與納米線長(zhǎng)軸平行和垂直兩個(gè)方向的磁滯回線，發(fā)現(xiàn)非晶結(jié)構(gòu)的CoPt合金納米線陣列具有明顯的垂直磁各向異性，易磁化方向與

7、納米線長(zhǎng)軸方向平行，矯頑力的測(cè)定表明樣品具有顯著的磁記錄密度。結(jié)合樣品的微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其顯示出的磁學(xué)特性進(jìn)行了分析研究，并且研究了樣品的磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制，認(rèn)為局域化成核推動(dòng)磁疇反轉(zhuǎn)能夠很好的解釋其磁化反轉(zhuǎn)行為。 5.對(duì)樣品進(jìn)行了不同溫度的熱處理，同時(shí)也利用差示掃描量熱儀(DTA，Dupont1090)對(duì)樣品和參比(αAl2O3)之間的熱量進(jìn)行了監(jiān)視，顯示出大的放熱峰標(biāo)志了樣品的結(jié)晶化過(guò)程。研究了不同的熱處理溫度對(duì)非晶態(tài)CoPt合金納米線