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南京航空航天大学
硕士学位论文
低维磁性纳米材料的制备与性能研究
姓名:高婷婷
申请学位级别:硕士
专业:物理化学
指导教师:姬广斌
2011-03
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
近年来,包括磁性纳米线及磁性纳米薄膜在内的低维磁性纳米材料因为在磁记录领域潜在
的应用价值而吸引了众多的关注。本文采用阳极氧化法制备了小孔径的 AAO 模板,采用方波
脉冲电沉积制备了 FeCo、FeNi 和 CoCu 合金纳米线阵列,利用 SEM、TEM、XRD 对其形貌和
晶体结构进行了研究,并采用振动样品磁强计研究了电沉积液中 CoCu 的比例及电源频率对纳
米线阵列磁性的影响;采用溶胶-凝胶法和机械甩膜法在 ITO 导电玻璃上制备了 KIT-6 介孔膜,
通过小角 XRD 和 N2 等温吸附-脱附对结构进行了研究,并采用 TEM 对介孔膜的形貌进行了表
征。在 KIT-6 介孔膜中电沉积制备了 Co、Fe、FeCo、CoCu 磁性薄膜,利用 SEM、XRD、振动
样品磁强计对其形貌、晶体结构和磁性能进行了研究,并研究了热处理对 Fe、Co 单质薄膜磁
性能的影响。
AAO 模板的孔道经扩孔后孔径约为 15 nm,其孔道平行排列且垂直于膜面。脉冲电沉积成
功制备出了尺寸约为 15nm 的 FeCo、FeNi 和 CoCu 多晶纳米线,纳米线阵列均具有明显的磁各
向异性,其易磁化方向垂直于膜面,均具有较高的矫顽力和剩磁比,其最高矫顽力分别为
, 和 。另外,CoCu 纳米线阵列的磁性能随电沉积液中 CoCu 比例
的增大而增大,主要是由于纳米线中 Co 的沉积量逐渐增加,其磁性能随电源频率的增大而减
小并逐渐趋于平稳,这是 Co 沉积量和磁交换耦合作用共同作用的结果。KIT-6 薄膜为无序介孔
结构,孔径约为 5 nm;磁性能测试表明薄膜均表现出良好的软磁性能,矫顽力均低于 100 Oe,
易磁化方向平行于膜面;对 Fe、Co 磁性薄膜在 N2 气氛下进行热处理,其磁性能具有一定程度
的提高,另外,CoCu 纳米薄膜在磁场垂直于膜面方向,表现出硬磁材料的一些特征,矫顽力
和剩磁比较大,这可能与介孔孔道中晶粒的取向有关。
关键词:阳极氧化铝模板,合金纳米线,方波脉冲电沉积,KIT-6,磁性薄膜,热处理
I
低维磁性纳米材料的制备与性能研究
ABSTRACT
In recent years, low- dimension ic nanomaterials including nanowires and naofilms have
attracted much attention because of its potential application in high-density ic recording
system. In this work, the small-size anodic aluminum oxide (AAO) template was synthesized with the
method of anodization. Then the FeCo、FeNi and CoCu alloy nanowire arrays were fabricated in AAO
template by square wave pulse electrodeposition. The appearance and the crystal structure of all
nanowires were characterized by emission scanning electron microscope (SEM) /transmission
electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) respectively. KIT-6 membrane was
synthesized using simple sol-gel and spin coating methods. Fe、Co、FeCo、CoCu ic nanofilms
have been fabricated in the mesoporous KIT-6 membrane. SEM, XRD and VSM were used to analyze
the morphology, crystal structure and ic properties of the nanofilms. And the influence of heat