模板—电沉积法制备磁性纳米线阵列

论文摘要

磁性纳米线阵列,作为未来高密度垂直记录介质的理想选择,是当今磁学领域的热点。Fe、Co、Ni单质、合金或氧化物纳米线的报道层出不穷,但一类重要的磁性材料——稀土-过渡族金属（RE-TM）合金被忽略了。本文以多孔氧化铝模板（AAO模板）为电极,采用电沉积技术制备了Fe、Co单质及Sm-Co纳米线,具体工作如下:1.采用二次阳极氧化法,制备了高度有序的AAO模板。通过原子力显微镜（AFM）、扫描电镜（SEM）和场发射扫描电镜（FE-SEM）观察模板的形貌,结果表明:模板为高度有序结构,其纳米孔洞呈标准六角蜂窝状排布,孔径一致、膜孔垂直膜面平行排列,且膜孔互不交叉错位。而且通过控制模板的氧化工艺,可使其孔径在40-140nm、孔深几十到几百微米可调。2.采用交流沉积法,在AAO模板中制备了铁、钴单质纳米线。由FE-SEM的观察可知:纳米线有良好的线性结构,其线壁光滑、线径一致,具有大的长径比;线径40-140nm、线长10μm-35μm、长径比100:1至350:1可调。由X射线衍射仪（XRD）检测热处理前后的铁、钴纳米线得知:Fe纳米线为体心立方结构（BCC）,晶粒取向无序;经热处理后其晶粒一致沿Fe（110）晶面排列;Co纳米线为六角密堆积结构（HCP）,晶粒取向无序;经热处理后其晶粒的C轴多数趋向于纳米线长轴方向生长。3.在AAO模板中,分别采用交流和直流沉积工艺制备了Sm-Co纳米线阵列。由FE-SEM的观察显示,该纳米线同样具有良好的线性结构,线径40-140nm、线长10μm-35μm、长径比100:1至350:1可调。XRD分析则表明该线为非晶态结构。能谱分析仪（EDS）显示:稀土Sm在过渡族元素Co的诱导下,在水溶液中发生共沉积,交流沉积相对于直流沉积更利于稀土Sm的析出,其Sm含量可达16.25w%。研究表明电镀液的PH值、模板阻挡层厚度以及电极和电镀槽对Sm-Co纳米线的沉积影响很大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 磁性纳米材料简介
• 1.1.1 磁性纳米材料的性质
• 1.1.2 磁性纳米材料的分类
• 1.2 磁性纳米线的特性及应用
• 1.2.1 磁性纳米线的磁学特性
• 1.2.2 磁性纳米线在高密度磁存储上的应用前景
• 1.3 模板法合成磁性纳米线的研究进展
• 1.3.1 模板合成法中的常用模板
• 1.3.2 模板法合成纳米线
• 1.4 课题研究意义与论文结构
• 第二章 多孔氧化铝模板的生长机理与制备
• 2.1 多孔氧化铝模板的生长机理
• 2.2 模板的制备
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 电解液、铝片的选择与预处理
• 2.2.3 二次阳极氧化
• 2.2.4 制备AAO模板的技术要点
• 2.3 AAO模板的形貌表征
• 2.4 AAO模板的X射线衍射图谱
• 2.5 小结
• 第三章 电沉积Fe、Co单质纳米线阵列
• 3.1 模板—电沉积纳米线的理论基础
• 3.1.1 电沉积的基础知识
• 3.1.2 模板—电沉积法
• 3.2 电沉积Fe、Co单质纳米线
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 电沉积Fe、Co单质纳米线
• 3.2.3 电沉积法组装Fe、Co单质纳米线阵列的技术要点
• 3.3 Fe单质纳米线的表征
• 3.3.1 Fe单质纳米线的形貌表征
• 3.3.2 Fe单质纳米线组装体系的XRD图谱
• 3.4 Co单质纳米线的表征
• 3.4.1 Co单质纳米线的形貌表征
• 3.4.2 Co单质纳米线的EDS分析
• 3.4.3 Co单质纳米线组装体系的XRD图谱
• 3.5 热处理对Fe、Co单质纳米线晶粒取向的影响
• 3.6 小结
• 第四章 电沉积Sm-Co纳米线阵列
• 4.1 Sm-Co纳米线的制备
• 4.1.1 电沉积合金理论
• 4.1.2 试剂与仪器
• 4.1.3 电沉积Sm-Co纳米线阵列
• 4.1.4 沉积Sm-Co纳米线阵的技术要点
• 4.2 Sm-Co纳米线的表征
• 4.2.1 Sm-Co纳米线的形貌表征
• 4.2.2 Sm-Co纳米线组装体系的XRD图谱
• 4.3 沉积工艺对Sm-Co纳米线成分的影响及未来工作建议
• 4.3.1 直流、交流沉积对Sm-Co纳米线组分的影响
• 4.3.2 电镀液组成对Sm-Co纳米线组分的影响
• 4.3.3 对未来工作的建议
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要研究成果