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模板法制备磁性纳米线阵列的研究

孙岳玲  
【摘要】:一维纳米阵列由于兼具低维纳米效应及高度有序性,使其具有独特的性能而具有广泛应用的潜力,其中磁性纳米线阵列由于在超高密度磁性存储方面诱人的应用前景而备受关注。本文对模板法制备磁性纳米线阵列进行了系统研究。 采用二步阳极氧化法制备出高度有序、孔径可控的多孔氧化铝模板。分析了各工艺参数如氧化方法、电解电压、电解液种类、温度、时间、铝片品质等因素对模板有序性和孔径的影响,获得了制备不同孔径高品质多孔氧化铝模板的最佳工艺条件。 用自制的多孔氧化铝模板,采用直流电沉积的方法成功制备出Fe、Ni纳米线有序阵列。用XRD、SEM、TEM、HRTEM对纳米线阵列的组成、形貌、结构进行了分析,结果表明,制得的Fe、Ni纳米线呈一维有序阵列排布,纳米线粗细均一,其直径与所用模板的孔径相当。Fe、Ni纳米线阵列的结晶取向性取决于所用氧化铝模板的孔径大小,孔径越小,取向性越强。如用孔径35nm氧化铝模板制得的Fe纳米线阵列沿[200]方向具有明显的择优取向性,而当孔径为200nm时Fe纳米线阵列没有择优取向性。这是由于多孔氧化铝模板孔壁对金属结晶时的挤压和约束作用,使得金属在小孔径的氧化铝模板中自发的沿一定择优方向生长,从而表现出择优取向性。用振动样品磁强计(VSM)对不同直径的纳米线阵列磁性能进行了研究,结果表明,纳米线阵列的垂直磁各向异性随纳米线直径的减小而增强,小直径的纳米线阵列具有明显的垂直磁各向异性。直径35nm的Fe纳米线阵列的矩形比达98%,而200nm的纳米线阵列没有明显的垂直磁各向异性,这是由于小直径纳米线高取向性导致的形状各向异性所致。 用多孔氧化铝膜为模板,采用溶胶-凝胶法制备了钴铁氧体的纳米线阵列。该方法制得的纳米线直径与所用模板的孔径相当,纳米线为多晶结构。其磁滞回线没有明显的垂直磁各向异性,这是由于钴铁氧体纳米线是非均匀的多晶结构,其磁畴是不规则分布的,使得该纳米线没有垂直各向异性。 多孔氧化铝模板法是制备磁性纳米线阵列的有效途径。直流电沉积法可用来制备高度有序的金属纳米线阵列,且通过控制模板孔径可实现对其结构和性能的调控。溶胶-凝胶法是制备多元化合物磁性纳米线阵列的一种合适的方法。


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