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Co/Cu多层纳米线的电化学制备和性能研究

宋振兴  
【摘要】: 本文以铝阳极氧化膜(AAO)为模板,通过电化学法制备Co纳米管、Co纳米粒子、Co纳米线、Cu纳米线、及Co/Cu多层纳米线。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)以及自组装的巨磁电阻(GMR)测试系统等对纳米线进行了表征和性能研究。 通过二次铝阳极氧化制备了多孔铝阳极氧化膜,膜孔密度高、排布高度有序。利用逆电剥离技术将氧化膜从铝基体上剥离,并用磷酸去除阻挡层,得到贯通的纳米孔。并用其封装成AAO电极。 以多孔氧化铝为模板,利用直流电沉积方法制备了Cu、Co纳米线阵列、Co纳米管阵列、Co纳米颗粒阵列。XRD表明Cu纳米线具有面心立方(fcc)晶体结构,Co纳米线和纳米管阵列具有密排六方(hcp)结构。VSM表明直径80nm的Co纳米线阵列在磁场方向平行于和垂直于纳米线阵列长轴时的矫顽力分别为1010Oe、380Oe;而直径120nm的Co纳米线阵列分别为900Oe、330Oe;直径120nm的Co纳米管阵列的矫顽力分别为460Oe、126Oe。大部分Co晶粒的易磁化轴与膜面垂直。以多孔氧化铝为模板,利用直流电沉积方法制备了两种直径的Co纳米颗粒阵列。 以多孔氧化铝为模板,利用双槽直流电沉积方法制备了利用AAO模板法制备了子层厚度分别为10nm、25nm、100nm、150nm直径分别为80nm、120nm的Co/Cu多层纳米线阵列,其磁性层厚度与非磁性层厚度一致。XRD谱图表明Cu的晶型为面心立方(fcc)结构,Co的晶型为密排六方(hcp)结构。具有hcp结构的Co的[002]晶面在纳米线的生长中具有一定的择优取向,多层纳米线结构未改变Cu和Co的晶型。VSM表明纳米线阵列的易磁化方向平行于纳米线。同等子层厚度下直径为80nm的纳米线阵列的矫顽力略高于直径为120nm的纳米线阵列的矫顽力,但高出的数值较小。有同样的直径的纳米线阵列的矫顽力随着子层厚度的增加而减少。利用自组装的装置测试了Co/Cu多层纳米线的巨磁电阻变化率。直径为80nm的多层线阵列的巨磁电阻变化率随着子层厚度的增加先增大后减小,子层厚度为25nm的多层线阵列具有最大的巨磁电阻变化率,当子层厚度大于100纳米时巨磁电阻变化率基本只等于磁性金属合金的数值。而直径为120的多层线阵列的巨磁电阻变化率都比相应的80nm的多层线阵列的小,但变化趋势还是随着子层厚度的增加先增大后减小,子层厚度为25nm的多层线阵列具有最大的巨磁电阻变化率。在本试验的试验条件和测试环境下的Co和Cu的自旋扩散长度(SDL)值小于100nm之间。


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