氧化铝模板电沉积制备磁性纳米线阵列及其性能研究

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1、氧化铝模板电沉积制备磁性纳米线阵列及其性能研究摘要随着电子信息科学与技术的发展，使得人们追求越来越高的存储密度和越来越小的存储单元，作为信息的载体一磁记录介质的存储面密度有待于提高。由于磁性纳米线阵列在高密度垂直磁记录领域和研制新型存储器方面有着诱人的应用前景，最近几年有关磁性纳米线阵列这方面的研究日趋活跃。本论文主要开展了以下工作：采用二次阳极氧化法制备高度有序、孔径可控的多孔阳极氧化铝模板，通过SEM、XRD等多种表征手段观测其形貌与结构，在对比实验结果的基础上分析了影响模板有序性及孔径的各种

2、因素，如电解液种类、氧化电压、温度、氧化时间、扩孔时间等，获得了制各不同孔径高品质多孔氧化铝模板的最佳工艺条件，并对模板的形成机理进行了讨论；采用脉冲电化学沉积的方法在自制多孔氧化铝模板中组装Ni、Co、Fe单质磁性纳米线阵列，使用XRD、SEM、TEM等手段对其形貌与结构进行了表征，利用PhysicalPropertyMeasurementSystem(PPMS)仪器研究了其磁学性能，通过对不同直径磁性纳米线的磁学性能的表征分析了直径对纳米线性能的影响；用双槽脉冲电沉积方法制备]'Ni／Co、C

3、o／Fe、Ni／Fe等多层磁性纳米线阵列，对其形貌、组织结构及磁学性能进行了表征。本文主要得到以下结果：以草酸为电解液制备氧化铝模板的最佳工艺参数是：草酸溶液浓度为O．3mol／L，氧化电压为40V，温度控制在10℃以下，氧化时间为16h；以硫酸为电解液时，最佳工艺参数是：溶液浓度为O．3mol／L，氧化电压为25V，温度控制在5℃以下，氧化时间为16h。制得的Ni、Co、Fe纳米线呈一维有序阵列排布，纳米线粗细均一，其直径与所用模板的孔径相当。Ni、Co、Fe纳米线阵列均为单晶结构，Ni纳米线的

4、择优取向为[220]方向，Co纳米线的择优生长方向是[100】，Fe纳米线的择优生长方向为【110】，均具有严格的择优生长取向。这是由于金属结晶时受到多孔氧化铝模板孔壁的挤压和约束作用，使得金属在小孔径的氧化铝模板中自发的沿一定择优方向生长，从而表现出择优取向性。纳米线阵列的垂直磁各向异性随纳米线直径的减小而增强，小直径的纳米线阵列具有明显的垂直磁各向异性。直径40nm的Ni纳米线阵列的矩形比达0．94，而80nm的纳米线阵列没有明显的垂直磁各向异性，这是由于小直径纳米线高取向性导致的形状各向异性

5、所致。制备的多层纳米线具有明显两段式结构，每段均与相应的单质纳米线晶体结构和生长方向相同。通过对多层纳米线阵列的磁性研究表明：多层纳米线具有单质纳米线同样的磁学性质，形状各向异性也是多层纳米线的磁学性能的一个重要特点。多层纳米线也可用作高密度垂直磁记录材料。关键词：脉冲电沉积；氧化铝模板；纳米线阵列；磁学性能PreparationandStudiesonthePropertiesofMagneticNanowiresFabricationbyElectrochemicalDepositioninA

6、AOTemplatesABSTRACTAselectronicinformationscienceandtechnologydevelopment，askUStopursuehigherstoragedensityandsmallerstorageunit，asthecarrierofinformation—·magneticrecordingmedia，thestoragedensitytobeimproved．Becauseofmagneticnanowirearraysinhigh-dens

7、ityverticalmagneticrecordingandthedevelopmentofanewrecordinmemoryhasatemptingapplicationprospect，theresearchofmagneticnanowirearraysonthisaspecthasbecomeincreasinglyactiveinrecentyears．Inthispaper，Porousanodicaluminumoxide(AAO)templateswithhighlyorder

8、edandcontrollableporesizehavebeensuccessfullypreparedbyatwo-stepanodizationtechnique．Theappearanceandstructureoftemplateswerecharacterizedusingfieldemissionscanningelectronmicroscope(FE—SEM)andX—raydiffraction(XRD)．Baseontheexperimentresult，th