CoO/γ-Fe_2O_3复合纳米颗粒的制备及其交换偏置效应

【摘要】交换偏置效应在自旋电子学的基础研究和应用发展过程中起到了至关重要的作用。在早期的研究当中,由于交换偏置在自旋阀和隧道结的应用,人们对它的研究主要集中在铁磁/反铁磁双层膜体系。近年来,随着纳米合成制备技术的进步,人们已经可以制备出更加多样化的纳米结构,这为交换偏置在纳米颗粒体系当中的研究提供了广阔的平台,并且随着发现交换偏置在高性能永磁和高密度磁记录等领域的作用,人们对纳米颗粒体系当中的交换偏置研究表现出了极大的热情。本文通过两步高温热分解的方法得到了CoO/γ-Fe2O3复合结构的纳米颗粒,进一步对其结构、形貌、成分和磁性进行表征,并且重点研究体系当中的交换偏置效应。主要的研究内容和结果包括以下几个方面：1.首先,在实验上利用高温液相法制备CoO/γ-Fe2O3复合纳米颗粒,研究不同的合成条件(如前驱体浓度、反应时间、反应温度)对颗粒的形貌、尺寸、结构和分散性等结果的影响；2.通过改变两步反应的前驱体浓度制备出分散性较好,较为均匀的,尺寸从7nm到24nm的CoO/γ-Fe2O3纳米颗粒,并且研究了体系中的交换偏置效应,对尺寸为21nm的样品,得到了约为8000Oe的大交换偏置场,并且发现交换偏置场的大小随着颗粒尺寸的增大而逐渐增大,最后降低。这表明可以改变合成条件来调控尺寸,进一步调控交换偏置场的大小；3.伴随着水平(或磁场)方向的负向偏移,磁滞回线出现垂直(或磁化强度)方向的正向偏移,表明体系当中存在未补偿的钉扎自旋,并且水平偏移量(交换偏置场)和垂直偏移量呈一定的线性关系,这表明在该体系当中未补偿的钉扎自旋对交换偏置场有很大的作用；4.体系中的交换偏置表现出良好的热稳定性,相对于以往在颗粒体系当中的研究报道,交换偏置的截止温度明显的提升并达到290K,接近于反铁磁的奈尔温度；5.研究了在两个代表性的温度5K和250K交换偏置对冷场的依赖关系,发现交换偏置场对冷却场有较强的依赖关系,随冷场的增大而快速的增大,并在较大冷场下逐渐达到饱和；在5K时,矫顽力随冷场出现非单调的变化,这与体系当中未补偿钉扎自旋数目随冷场的变化有着密切的关系；6.交换偏置表现出明显的磁锻炼效应,冷场和温度对磁锻炼效应有一定的影响,随着冷场的增大和温度的升高,磁锻炼效应变强。另外体系中的磁锻炼效应符合Binek公式。
【作者】刘超；
【导师】史慧刚；
【作者基本信息】兰州大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】交换偏置；截止温度；纳米复合颗粒；倒置结构；

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