低维磁各向异性单体的磁结构电子全息研究

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1、分类号：密级：研究生学位论文论文题目（中文）低维磁各向异性单体的磁结构电子全息研究Thestudyofelectronholographyonthe论文题目（外文）micromagneticstructureoflow-dimensionalindividualmagneticmaterials研究生姓名朱士猛学科、专业物理学·凝聚态物理电镜原位物理学研究方向学位级别博士导师姓名、职称彭勇教授论文工作起止年月2013年9月至2018年4月论文提交日期2018年4月论文答辩日期2018年6月学位授予日期2018年6月校址：甘肃省兰州市原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文

2、，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：论文作者签名：导师签名：日期：日期：兰州大学博士研究生学位论文低维磁各向异性单体的磁结构电子全息研究中文摘要低维磁性材料单体是近年来材料科学与凝聚态物理研究的热点之一，原因不仅在于它们呈现新奇的物理性质所具有的重要基础研究价值，而且在高密度存储、自旋电子器件、磁性纳

3、米药物、磁性传感器等方面有广泛的应用前景。在实际研究和应用中，低维磁性材料单体尺度一般在纳米尺度，其磁学性质，磁畴结构都会有较大的变化，其磁结构与材料磁各向异性、微观结构之间的关系也需要进一步的研究和认知。本文中，我们通过透射电镜、电子全息技术以及OOMMF（微磁学模拟软件），系统地研究了磁各向异性材料铝镍钴合金、纳米结构钡铁氧体、镍铁氧体单颗粒纳米线、钴铁氧体纳米片的磁畴结构、样品形貌、晶体结构及其与磁性能、磁各向异性之间的关系。主要结果如下：(1)利用透射电镜、离轴电子全息研究了形状各向异性主导的AlNiCo合金磁结构及其矫顽力机制。AlNiCo合金在磁热处理时，调幅分解

4、形成非磁性相α2和强磁性相α1相，棒状α1相呈棋盘状分布在基质α2相中。研究两种型号的AlNiCo合金，36Co和40Co,表明36Co中α1相具有更大的直径以及更大的体积分数。电子全息研究表明铝镍钴合金的磁性来源于α1相的形状各向异性以及α2相的磁性隔离作用，结合理论计算和微磁学模拟，表明36Co和40Co的磁化过程均为非一致翻转，α1相的几何结构以及相邻α1相之间的间距是影响铝镍钴合金磁性能的主要因素。(2)利用球差透射电镜、电子全息、微磁学模拟研究了高磁晶各向异性单轴钡铁氧体单颗粒链纳米线的磁矩分布，与纳米线形状、颗粒取向、晶体结构之间的关系。采用商业的纳米片以及静电纺

5、丝合成的钡铁氧体单颗粒链纳米线作对比实验，结果表明多晶结构的纳米片呈现磁涡旋的结构，单晶的纳米片以及单颗粒链纳米线的磁力线分布均沿着易轴即[001]晶带轴。对于单轴的单晶磁性纳米材料，其磁晶各向异性决定了其磁化分布，形状各向异性基本没有影响，以上结果均在OOMMF中得到了验证。(3)研究低磁晶各向异性尖晶石立方结构NiFe2O4单颗粒链纳米线的动态磁化行为及磁结构与其形状，晶体结构之间的关系。利用电子全息研究了镍铁氧体动态磁化翻转过程，并得到了其对应的磁滞回线，单颗粒链纳米线的矫顽力达到I兰州大学博士研究生学位论文450Oe远大于粉末的200Oe.结合微磁学模拟表明在镍铁氧体

6、单颗粒纳米线中，形状各向异性决定其磁化分布，而磁晶各向异性起作用较小。(4)初步研究较高磁晶各向异性立方尖晶石结构CoFe2O4纳米片结构、性质以及纳米片磁结构与其尺寸，形状和磁晶各向异性之间的关系。本实验利用静电纺丝的方法尝试制备了CoFe2O4纳米片，并用XRD、VSM和TEM对其进行了表征，其饱和磁化强度76emu/g，矫顽力为556Oe并具有典型的尖晶石立方结构，纳米片尺寸分布不均，分布范围80-500nm。并利用电子全息研究了纳米片的CoFe2O4退磁态的磁化分布。实验结果表明纳米片的磁畴结构由其磁晶各向异性和其形状各向异性共同决定。同时样品尺寸和几何结构也会对样品

7、的磁结构产生明显的影响。关键词：磁结构，电子全息，形状各向异性，磁晶各向异性，微磁学模拟II兰州大学博士研究生学位论文AbstractLow-dimensionalmagneticmaterialmonomersareoneofthehottopicsinmaterialscienceandcondensed-matterphysicsnotonlyfortheirimportantbasicresearchvaluesofnovelphysicalpropertiesbutalsofortheexte