异常的矫顽力依赖于Co纳米线的直径.ppt

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1、钴纳米线钴纳米线异常异常矫顽力矫顽力王玉波王玉波 20090273邱林俊邱林俊 20090274背景近年来,由于磁性金属巨大的潜在应用价值，对磁性金属已引起广泛的关。特别是铁、钴、镍及其合金系列一维磁性金属,由于他们的形状各向异性,经常表现出独特的、可调的磁性。磁性纳米线广泛研究的三个方面：(1)确定纳米线实际易轴的决定因数(2)纳米阵列的磁化反转过程(3)磁纳米线相互作用1.引言引言阳极氧化铝模板(AATO模板孔径分别为20nm和50nm)放入电解液中用交流电进行沉积（20nm制备所用电解液PH=4.5，50nm所用电解液PH=6.5）泡在HgCl2除去AlNaOH溶液里纳米线脱离AAOT.

2、得到Co纳米线2.1 制备：制备：2.主要内容主要内容一般来说，矫顽力随着金属纳米线的直径增加而减少。直径直径 矫顽力异常矫顽力异常 50nm钴纳米线 1990 Oe20nm钴纳米线 925 Oe2.2 实验发现实验发现3.磁各向异性磁各向异性磁晶各向异性：磁晶各向异性：晶体结构的各向异性所产生晶体结构的各向异性所产生形状向异性：形状向异性：磁性体体结构非球对称，各方向退磁场不磁性体体结构非球对称，各方向退磁场不同而产生同而产生应力向异性：应力向异性：由于磁弹性耦合，磁性合金中应力通由于磁弹性耦合，磁性合金中应力通过磁滞伸缩效应而产生过磁滞伸缩效应而产生感生各向异性：感生各向异性：外部原因（如

3、热处理）引起的一种外部原因（如热处理）引起的一种永久性或暂时性的磁各向异性永久性或暂时性的磁各向异性交换各向异性：交换各向异性：存在铁磁存在铁磁反铁磁（或亚铁磁），界反铁磁（或亚铁磁），界面原子交换耦合，使磁体附加单面原子交换耦合，使磁体附加单“向向”的各向异性，的各向异性，能导致不对称磁滞回线，不相等矫顽力能导致不对称磁滞回线，不相等矫顽力。由a和c可知AATO的平均孔径分别约为20nm和50nm。由b和d可知Co纳米线的长度超过2um，直径分别约为20nm和50nm。4.实验结果和讨论实验结果和讨论4.1 Co纳米线的磁滞回线纳米线的磁滞回线由图可知直径为由图可知直径为20nm的的Co纳米

4、线纳米线矫顽力矫顽力925Oe,且且矩形比为矩形比为0.72然而直径为然而直径为50nm的的Co纳纳米线米线矫顽力为矫顽力为1990Oe，且且矩形比为矩形比为0.82相比异常相比异常（一般，矫顽力（一般，矫顽力随着金属纳米线的直径增随着金属纳米线的直径增加而减少）加而减少）4.2 Co纳米线的纳米线的XRD图图由图可知，两个纳米线阵列均为hcp构，且易生长方向随Co纳米线直径而改变。a图中纳米易线生长方向为（100）面。b图中纳米线生长方向包含（100），（002）（101）面。直径为20nm的Co纳米线，易生长面为（100）面，形状各向异性方向沿长轴方向，而磁晶各向异性方向为垂直于长轴，即垂

5、直于形状状各向异性方向，而形状各向异性（Ks=6x106 erg cm 3）可以和磁晶各向异性(5 106 erg cm 3)相比拟，所以Co纳米线的形状各向异性可以和磁晶各向异性相互竞争，使宏观磁性降低。直径为50nm的Co纳米线,比起20nm的，易生长面多了（002）和（101），形状各向异性方向沿长轴方向，而磁晶各向异性方向部分平行于长轴，即部分平行于形状状各向异性方向，它们之间相互竞争相对较小，使宏观磁性相对较高。接上图可知：接上图可知：34.3 3D OOMMF（微磁框架模拟软件）由于结构如何影响静态磁矩和矫顽力值仍然没有解决。所以采用微磁模拟来研究这种有特殊结构的Co纳米线的静态磁

6、矩分布和磁化反转过程。在微磁框架模拟程序中把我们研究的材料放入有规律的3维格子中，再通过朗道-利弗席兹方程可以得到磁性分布。朗道-利弗席兹方程衰减系数网眼磁化强度有效场磁场强度各向异能塞曼分裂能退磁能旋磁比外场方向平行于长轴直径为20nm且有（100）织构的纳米线矫顽为1260Oe直径为50nm且有（002）织构的纳米线矫顽力为4845Oe表明:当考虑磁晶各向异性的影响时，直径为50nm的Co纳米线矫顽力比直径为20 nm的样品高得多,与之前实验结果相符。4.4 Co纳米线的磁滞回线（微磁模拟）纳米线的磁滞回线（微磁模拟）4.5 不同晶型静态磁矩的分布50 nm的纳米线的磁矩是沿长轴方向，除了

7、一些磁矩在纳米线边缘部分倾斜。20 nm的纳米线中间的磁矩异常的旋转了360。其它磁矩的分布和直径为50nm的纳米线类似。表明：直径为20nm的纳米线磁矩不正常改变和（100）晶面有关，然而矫顽力不正常的增加是由于（002）晶面的出现。由AAOT方法制备直径20nm和50nm的钴纳米线阵列磁性测量表明矫顽力和矩形比随着直径不正常变化，且矫顽力随着直径的增加而增加。XRD结果表明，（10 0）和（10 0）、002）、1 0 1）反射面分别在直径为20 nm和50nm的Co纳米线中被发现。结合XRD的结果，微磁模拟证明矫顽力的非正常增加起源于（002）晶面。5.结论结论 磁性金属有形状各向异性,而表现出独特可调磁性，具有很大的潜在价值。金属纳米线可运用于纳米集成器件、癌症热疗、高密度垂直磁记录介质等。6.应用应用谢谢 谢谢