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《吉林师范大学》 2011年
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纳米铁氧体/SiO_2复合薄膜的结构和磁性研究

刘宇  
【摘要】:尖晶石型铁氧体薄膜在垂直磁记录、磁光记录、电子器件等方面的优势,越来越受到人们的重视。在铁氧体中,钴铁氧体是亚铁磁性氧化物,具有适当的饱和磁化强度、高的磁晶各向异性和矫顽力、良好的化学稳定性和机械耐磨性;Ni-Zn铁氧体与金属或金属合金相比其最大的优点是电阻率高,因此有几乎可以忽略的涡流损耗及趋肤效应。 本文采用溶胶-凝胶旋涂法制备了铁氧体/SiO_2纳米复合薄膜。利用X射线衍射(XRD)仪、X射线荧光光谱仪(XRF)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)对样品的表面形貌、结构和磁性进行了研究,讨论了溶胶pH值、掺杂和退火温度对样品结构、晶粒尺寸、形貌、磁性等影响。 结果表明:(1)对于CoFe_2O_4/SiO_2样品,随着溶胶pH值的减小,CoFe_2O_4的晶粒尺寸和晶格常数减小,CoFe_2O_4晶粒存在较明显的(111)晶面方向的择优取向生长。随着CoFe_2O_4的晶粒尺寸的减小,样品的矫顽力变大,矫顽力随晶粒尺寸的变化是由于样品的磁畴结构的变化引起的。样品存在较明显的垂直磁各向异性,与CoFe_2O_4的择优取向生长有关。薄膜样品中存在应力各向异性,导致薄膜样品的矫顽力明显高于粉末样品。(2)对于Co_(1-x)Mg_xFe_2O_4/SiO_2样品,随着Mg~(2+)含量的增加,Co_(1-x)Mg_xFe_2O_4的晶格常数减小,样品的饱和磁化强度减小,矫顽力先增大后减小。(3)随着退火温度的提高,样品中Co_(0.8)Mg_(0.2)Fe_2O_4的晶化程度提高,晶粒尺寸变大,晶格常数减小。经较高温度退火样品中的Co_(0.8)Mg_(0.2)Fe_2O_4存在沿(111)方向择优取向生长趋势。随着Co_(0.8)Mg_(0.2)Fe_2O_4晶粒尺寸的增加,样品的磁化强度变大,磁化强度的变化来源于样品中Co_(0.8)Mg_(0.2)Fe_2O_4晶粒的尺寸效应和表面效应。样品的矫顽力随着Co_(0.8)Mg_(0.2)Fe_2O_4晶粒尺寸的增加先增大后减小,矫顽力的变化与样品中Co_(0.8)Mg_(0.2)Fe_2O_4晶粒的磁畴结构随晶粒尺寸的变化有关。(4)对于Ni_(1-x)Zn_xFe_2O_4/SiO_2样品,随着Zn~(2+)含量的增加,NiFe_2O_4样品的饱和磁化强度先增大后减少。当X=0.6时,饱和磁化强度最大630.3 kA·m~(-1),矫顽力的值为5.7 kA·m~(-1),样品的饱和磁化强度较高,矫顽力较小,具有良好的软磁性质。(5)随着热处理温度的升高,样品中Ni_(0.4)Zn_(0.6)Fe_2O_4的晶化程度提高,晶粒尺寸变大。样品的饱和磁化强度随着温度的升高而增大,这是由于纳米颗粒的表面效应和小尺寸效应引起的。样品的矫顽力随着退火温度的升高而增大,这是由于薄膜与基片之间热膨胀系数的不同,导致薄膜中存在应力,随着温度的升高应力变大,因此矫顽力提高。(6)随着掺杂离子的不同,样品的磁性有所改变。Co_(0.8)Mg_(0.2)Fe_2O_4/SiO_2与样品CoFe_2O_4/SiO_2相比,矫顽力有所提高,饱和磁化强度有所降低。样品Co_(0.8)Zn_(0.2)Fe_2O_4/SiO_2与样品CoFe_2O_4/SiO_2相比,矫顽力有所减小,但饱和磁化强度有所增加。样品Co_(0.8)Ni_(0.2)Fe_2O_4/SiO_2与样品CoFe_2O_4/SiO_2相比,矫顽力有所减小,饱和磁化强度也减小。
【学位授予单位】:吉林师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.2

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【参考文献】
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