[NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线的制备和磁性能研究

论文摘要

对于自旋阀的研究主要采用CPP（电流垂直于膜面）和CIP（电流平行于膜面）这两种方式。目前自旋阀CIP-GMR的实际值已经接近理论极限,因而对于自旋阀CPP-GMR理论研究和优化更具现实意义。论文以阳极氧化铝（AAO）为模板,采用控电位电沉积法制备了Co、NiFe磁性纳米线阵列。在此基础上,采用双槽控电位电沉积法制备了[NiFe/Cu/Co/Cu]n多层纳米线。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和XRD对纳米线进行表征。通过振动样品磁强计（VSM）测试样品的磁性能。研究表明,沉积电位为-0.95V时,所得Co磁性纳米线阵列具有良好的硬磁性。Co纳米线为六方密排（hcp）结构,且单晶六方密排（hcp）钴纳米线的c轴在垂直于线轴的方向有择优取向。低温（300°C）退火处理有利于改善Co的磁性能,高温（400°C、500°C）退火处理不利于改善Co的磁性能。沉积电位为-1.0V时,所得NiFe磁性纳米线阵列具有良好的软磁性。NiFe纳米线为面心立方（fcc）Ni固溶体。退火处理对于改善NiFe的磁性不利。500°C下退火处理后的NiFe纳米线为面心立方（fcc）Ni固溶体和六方密排（hcp）Fe析出相的共存体。多层纳米线阵列粗细均匀,长径均一。多层纳米线的长度可以达～20μm。测得了[NiFe（5nm）/Cu（tCunm）/Co（5nm）/Cu（tCunm）]n的磁滞回线,与模拟曲线对比知,多层纳米线中,Co层的难磁化轴平行于模板平面,致使多层纳米线的剩磁比偏低。此外,本论文对CPP-GMR的理论模型进行了综述,介绍了计算自旋阀CPP-GMR的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料概述
• 1.2 巨磁电阻效应
• 1.2.1 巨磁电阻效应的发现
• 1.2.2 巨磁电阻与传统磁阻的区别
• 1.2.3 巨磁电阻效应的分类
• 1.2.4 巨磁电阻产生机理
• 1.2.5 其它磁阻效应
• 1.3 巨磁电阻应用现状
• 1.3.1 巨磁电阻传感器
• 1.3.2 巨磁电阻读出磁头
• 1.3.3 巨磁电阻随机磁存储器（MRAM）
• 1.4 巨磁电阻材料
• 1.4.1 巨磁电阻连续结构
• 1.4.2 巨磁电阻分散结构
• 1.4.3 巨磁电阻未来发展趋势
• 1.5 纳米一维材料的模板法制备
• 1.5.1 模板法简介
• 1.5.2 常用模板
• 1.5.3 基于模板的制备技术
• 1.5.4 模板法制备的一维材料
• 1.6 模板电化学法制备纳米多层磁性金属线
• 1.6.1 单槽法
• 1.6.2 双槽法
• 1.7 国内外研究现状
• 1.8 本论文的工作
• 1.8.1 NiFe、Co 单金属纳米线的制备及其结构和磁性能研究
• n 自旋阀磁性多层纳米线磁性能的优化'>1.8.2 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n自旋阀磁性多层纳米线磁性能的优化
• 1.8.3 多层纳米线CPP-GMR 理论模型的研究
• 第二章 实验方法
• 2.1 模板的制备
• 2.1.1 实验仪器和药品
• 2.1.2 实验装置图
• 2.1.3 工艺流程
• 2.1.4 工艺参数
• 2.2 电极的封装
• 2.3 Co、NiFe 纳米线的制备
• 2.3.1 实验仪器和药品
• 2.3.2 实验装置图
• 2.3.3 实验方法
• n 多层纳米线的制备'>2.4 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线的制备
• 2.4.1 实验仪器、装置和药品
• 2.4.2 实验方法
• 2.5 形貌表征和结构分析
• 2.5.1 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.5.2 透射电子显微镜（TEM）
• 2.5.3 XRD 分析
• 2.6 磁性能的研究
• 第三章 Co、NiFe 磁性金属纳米线的制备及其磁性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 AAO 模板电极
• 3.3 Co 纳米线的制备与形貌表征
• 3.3.1 镀液的组成
• 3.3.2 沉积电位区间的选择
• 3.3.3 Co 纳米线的形貌表征
• 3.4 Co 纳米线的结构研究
• 3.4.1 沉积电位对Co 纳米线结构的影响
• 3.5 Co 纳米线的磁性能研究
• 3.5.1 沉积电位对Co 纳米线磁性能的影响
• 3.5.2 热处理对Co 纳米线磁性能的影响
• 3.6 NiFe 纳米线的制备和形貌表征
• 3.6.1 镀液的组成
• 3.6.2 沉积电位的选择
• 3.6.3 NiFe 纳米线的形貌表征
• 3.7 NiFe 纳米线的结构研究
• 3.8 NiFe 纳米线的磁性能研究
• 3.9 本章小节
• n多层纳米线的制备和磁性能研究'>第四章 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线的制备和磁性能研究
• 4.1 前言
• n 多层纳米线的制备'>4.2 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线的制备
• 4.2.1 工艺参数
• 4.2.2 电流时间曲线
• 4.2.3 电量周期曲线
• n 多层纳米线的形貌表征'>4.3 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线的形貌表征
• n 多层纳米线的SEM 表征'>4.3.1 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n 多层纳米线的SEM 表征
• n 多层纳米线的TEM 表征'>4.3.2 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n 多层纳米线的TEM 表征
• n 多层纳米线的磁性能研究'>4.4 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线的磁性能研究
• n 多层纳米线磁滞回线的模拟'>4.4.1 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线磁滞回线的模拟
• n 多层纳米线的磁滞回线'>4.4.2 [NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线的磁滞回线
• 4.5 本章小结
• 第五章 磁性多层纳米线CPP-GMR 的理论模型
• 5.1 引言
• 5.2 Valt-Fert 模型
• 5.3 一般化的Valt-Fert 模型
• 5.4 本章小节
• 第六章 问题讨论和前景展望
• 6.1 非晶态金属纳米线
• 6.2 前景展望
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢