氧化铝模板法制备单晶磁性纳米线阵列研究

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1、摘要单晶磁性纳米线阵列在垂直磁记录领域具有广阔的应用前景，如何制备高质量的单晶纳米线阵列是其应用要解决的关键问题之一。本文对多孔氧化铝模板制备单晶磁性纳米线阵列进行了系统研究。采用二步阳极氧化法制备多孔氧化铝模板，分析了工艺参数如电化学抛光、温度、时间、通孔方式等对模板有序性和成品率的影响，获得了制备不同孔径高品质多孔氧化铝模板的最佳工艺条件。用自制的多孔氧化铝模板，采用直流电沉积的方法成功制备出Fe、Ni单质和Fe．Ni多段纳米线有序阵列。用XRD、SEM、HRTEM对纳米线阵列的组成、形貌、结构进行了分析，结果表

2、明，制得的纳米线呈一维有序阵列排布，纳米线粗细均匀，其直径与所用模板的孔径相当，纳米线阵列沿『1lo]方向具有明显的择优取向性，且纳米线为沿[220]方向生长的单晶结构。根据二维成核原理分析了单晶纳米线形成条件，使用断键理论、表面能各向异性及能量最低原理解释了Fe、Ni纳米线阵列沿[110]方向择优取向的原因；通过对Ni纳米线的直流电化学沉积电流变化曲线进行分析，探讨了单晶纳米线阵列的生长动力学过程。用振动样品磁强计(VSM)对不同长径比(h／d)的纳米线阵列的磁性能进行了研究，结果表明，单晶磁性纳米线阵列具有明显的

3、磁各向异性。关键词：氧化铝模板，单晶纳米线阵列，生长动力学，磁性能AbstractItisofimportancetoimprovethegrowthqualityofthesingle—crystalmagneticnanowirearraysasithasbroadapplicationsasperpendicularmagneticrecordingmedia．Thesynthesisandcharacterizationofmagneticnanowirearrayshavebeeninvestigatedi

4、nthisthesis．Porousanodicaluminiumoxide(AAO)templateshavebeenpreparedbyatwo-stepanodizationprocess．Theeffectofprocessingparameterssuchaselectropolishing，temperature，time，methodtoremovebarrierlayerontheorderandyieldofAAOtemplateshasbeenanalyzed．Thesuitableprocess

5、ingconditionshavebeenobtainedtopreparehighqualityAAOtemplates．HighlyordereduniformFe，NiandFe—Nimulti-layernanowirearrayshavebeensuccessfullyfabricatedinself-madeAAOtemplatesbyDCelectrodepositionmethod．Thecomposition，morphology,structureofnanowirearrayshavebeenc

6、haracterizedbytheX．raydiffraction(XRD)，scanningelectronmicroscope(SEM)andhi曲．resolutiontransmissionelectronmicroscope(HRTEM)．ThediametersofnanowirescorrespondtotheporediameteroftheAAOtemplatesandthenanowiresareuniformindiameter．ThenanowiresarraysfabricatedbyAAO

7、templatehaveobviouslypreferredorientationalongthe[110]direction．Ninanowireissinglecrystalstructureandhasgrowthorientationalong[220]．Growthconditionofsingle-crystalnanowirehasbeenanalyzedbytwo．dimensionalnucleationmechanism．The[110]preferredgrowthorientationofFe

8、，Ninanowirearraysisexplainedbyapplyingthebroken-bondmodelincombinationwithsurface-energyanisotropyandenergyminimization．Withanalyzingthedepositioncurrent—timecurve．thegrowth