钴纳米线和钐锰合金纳米管的制备和磁性研究

【摘要】磁性纳米线或管阵列的制备和其磁性能研究已逐渐成为了人们研究的热点。本文中,我们通过电化学沉积法在阳极氧化铝(AAO)模板内成功制备出了Co纳米线和Sm-Mn合金纳米管。所用AAO模板包括商业模板和自制阳极氧化铝模板。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品的形貌和晶体结构进行了表征,用X射线能量色散仪(EDS)确定了样品的成份,用振动样品磁强计(VSM)和超导量子干涉仪(SQUID)对样品的磁性能进行了测量。本实验中,高度有序的多孔阳极氧化铝模板是通过二次阳极氧化法获得的。通过调整开孔和扩孔时间得到不同孔径的模板。当开孔和扩孔时间约为180min时模板的孔径约为54nm,而开孔和扩孔时间约为390min时模板的孔径约为105nm。我们利用不同孔径的阳极氧化铝模板制备出了直径分别为76nm、105nm、215nm、300nm的Co纳米线。随沉积电压从-0.95V减小到-1.15V,Co纳米线阵列的晶体结构由单晶态转变为多晶态。磁性测量显示Co纳米线阵列具有明显的磁各向异性,易磁化轴垂直于纳米线的轴线。Co纳米线磁各向异性主要决定于形状各向异性能、纳米线间静磁相互作用能和磁晶各向异性能之间竞争,而纳米线间静磁相互作用能是占据主导作用的,所以诱导易磁化方向沿垂直纳米线方向。在空气中高温退火后,Co纳米线出现了交换偏置,这是因为退火过程中表面形成反铁磁氧化层。在不同孔径的阳极氧化铝模板内制备出了直径分别为76nm、105nm、215nm、300nm的Sm-Mn合金纳米管。EDS分析确定纳米管是由Sm和Mn元素组成。XRD、HRTEM和SEAD分析证明了纳米管的晶体结构是非晶的,没有择优生长取向。磁性测量显示Sm-Mn合金纳米管阵列具有明显的磁各向异性能,易磁化轴平行于纳米管的轴线。这是因为形状各向异性能起主导作用。Sm-Mn合金纳米管的直径越小,其静磁相互作用的强度越小,其矫顽力越大,Sm-Mn合金纳米管的磁各向异性能中的形状各向异性能的作用越为强烈。
【作者】白锁；
【导师】周文平；
【作者基本信息】内蒙古大学，物理学，2014，硕士
【关键词】纳米线或管；电化学沉积；阳极氧化铝模板；磁各向异性；

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