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纳米磁性材料的磁力显微镜研究及自旋注入有机半导体探索

2020-11-23阅读(384)

纳米磁性材料的磁力显微镜研究及自旋注入有机半导体探索

论文摘要

磁性材料在电工技术，计算机技术，通讯技术以及最近兴起的自旋电子学等领域具有重要的应用。技术上的应用对材料性能提出进一步的要求，这反过来进一步推动了磁学和磁性材料的研究。我们知道，磁性材料的性能与其微观晶体结构和磁畴结构紧密相关，研究材料的磁畴结构不仅有助于了解材料本身的磁化和反磁化机理，了解矫顽力机制，而且对改进材料生产工艺，进而改善磁性能也都是非常重要的。观察磁畴的技术方法有很多种，其中最有力的工具就是磁力显微镜，它具有高的空间分辨率（10-50nm），不需要特殊的样品制备，并可以测量不透明及有非磁覆盖层的样品，可以在任意的环境中工作，操作比较简单，采图任意，适用的磁性材料的范围也很广，由于具有上述优势，使得磁力显微镜一经出现，就成为应用最广泛的磁畴观察工具。 本论文主要包括两部分的工作：第一部分主要是纳米磁性材料表面微结构与磁畴结构的测量与表征。包括：（1）利用磁力显微镜研究了三种不同材料的微晶结构和磁畴结构，分析了微晶结构和磁畴结构与其磁性的关系，讨论了其矫顽力机制，分析了其磁性变化的原因；（2）为加深对磁力显微镜成像原理的了解，并为分析纳米颗粒的磁畴图形提供理论参考，进行了单畴亚微米磁性颗粒的磁力显微镜图形的计算机模拟和一些亚微米磁性结构的微磁学模拟；（3）对新型高分辨成像技术进行了初步探索。除了上述关于材料的性能与表征的研究以外，我们还进行了一些自旋极化载流子注入有机半导体方面的探索，作为论文的第二部分。具体的研究内容和基本结果如下： 1、首次利用磁力显微镜直接在铜模吸铸法获得的直径为5mm的Pr60Al10Ni10Cu20-xFex（0≤x≤20）棒状合金圆柱侧表面观测了其制备态的表面形貌结构和相应的磁畴结构。发现随着Fe掺杂量的增加，样品从完全非晶结构转变为纳米晶非晶镶嵌结构，然后随着铁掺杂量的继续增加，转变为完全纳米晶结构。伴随着样品的磁性从顺磁性转变为硬磁性。在Fe含量大于10at％的样品的表面形貌图和相

论文目录

  • 中文摘要
  • Abstract
  • 符号说明
  • 第一章 绪论
  • 1.1 磁畴理论发展简史
  • 1.2 磁畴基本理论
  • 1.2.1 与磁畴有关的能量
  • 1.2.2 磁畴的成因与磁畴壁
  • 1.2.3 几种常见的典型磁畴结构
  • 1.3 观察磁畴的主要方法
  • 1.3.1 粉纹技术
  • 1.3.2 磁光效应法
  • 1.3.3 透射电子显微镜方法
  • 1.3.4 电子反射或散射方法
  • 1.3.5 微扫描技术
  • 1.3.6 X射线、中子和其它技术
  • 1.3.7 磁畴观测方法的综合比较
  • 1.4 磁力显微镜
  • 1.4.1 磁力显微镜的发展
  • 1.4.2 磁力显微镜的基本原理
  • 1.4.3 作用在磁探针上的磁相互作用力
  • 1.4.4 作用在磁探针上的非磁相互作用
  • 1.4.5 针尖和样品相互作用的探测
  • 1.4.6 磁探针
  • 1.5 自旋电子学概述
  • 1.5.1 自旋极化电子输运
  • 1.5.2 磁电阻效应
  • 1.5.3 自旋注入半导体和半导体自旋电子学
  • 1.6 本论文主要研究内容
  • 参考文献
  • 60Al10N10iCu20-xFex（x=0,4,10,15,18）大块金属合金的MFM研究'>第二章 Pr60Al10N10iCu20-xFex（x=0,4,10,15,18）大块金属合金的MFM研究
  • 2.1 研究背景
  • 2.2 实验方法
  • 2.3 实验结果和讨论
  • 2.4 小结
  • 参考文献
  • 第三章 Pr-Fe-B纳米复合永磁材料的MFM研究
  • 3.1 研究背景
  • 3.2 实验方法
  • 3.3 实验结果和讨论
  • 3.4 小结
  • 参考文献
  • 0.7La0.3Fe11.8Co0.2O19烧结铁氧体的MFM研究'>第四章 Sr0.7La0.3Fe11.8Co0.2O19烧结铁氧体的MFM研究
  • 4.1 研究背景
  • 4.2 实验方法
  • 4.3 实验结果和讨论
  • 4.4 小结
  • 参考文献
  • 第五章 纳米（亚微米）磁性材料的磁畴结构与MFM图形计算机模拟
  • 5.1 亚微米软磁圆盘中的旋涡状（vortex）磁畴结构的微磁模拟
  • 5.1.1 研究背景
  • 5.1.2 模拟方法
  • 5.1.3 结果与讨论
  • 5.1.4 小结
  • 5.2 纳米单畴磁性颗粒的MFM图形模拟
  • 5.2.1 研究背景
  • 5.2.2 模拟方法
  • 5.2.3 结果与讨论
  • 5.2.4 小结
  • 参考文献
  • 第六章 超高分辨磁敏感成像技术探索
  • 6.1 研究背景
  • 6.2 技术原理
  • 6.3 小结
  • 参考文献
  • 第七章 自旋注入有机半导体探究
  • 7.1 研究背景
  • 7.2 实验方法
  • 7.3 实验结果和讨论
  • 7.4 小结
  • 参考文献
  • 第八章 总结
  • 8.1 主要结果
  • 8.2 主要创新点
  • 附图表目录
  • 攻读博士学位期间发表和待发表论文目录
  • 致谢
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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