NiCo∕Cu多层纳米线的制备、表征以及磁化反转机制研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaOct．252014V01．35No．102819—2825ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：Ehkxb．buaaedu．cnhkxb@buaa．edu．cnNiCo／Cu多层纳米线的制备、表征以及磁化反转机制研究杨皓哲1，曾敏1，刘晓芳1，于荣海”，钟华生2，黎业生2，陈一胜21．北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京1001912．江西理工大学材料科学与工程学院，江西赣州341000摘要：采用电化学沉积在多孔氧化铝模板中制备了NiCo／Cu多层结构纳米线，并使

2、用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了纳米线的形貌和微观结构。透射电子显微镜的结果表明，通过控制阶梯电位时间，制备的铁磁层厚度为100nm，非铁磁层厚度为10nm。结合选区电子衍射技术(sAED)与X射线衍射分析技术(XRD)，确定多层纳米线的晶格结构是面心立方(FCC)。在分析多层纳米阵列的微观结构之后，使用振动样品磁强计(VSM)测量磁滞回线。结果表明，随着Co含量的增加，多层纳米线的矫顽力升高。当多层纳米线中Co含量为10％和30％时，易磁化轴垂直于纳米线，当Co含量为70％和90％时，易磁化轴平行于纳米线。最后，对纳米线磁化翻转机制进行微

3、磁学模拟分析得出，当外加磁场垂直于纳米线时，磁化反转机制是形核机制；当外加磁场平行于纳米线时，磁化反转机制是卷曲机制。关键词：电化学沉积；纳米线；微观结构；磁性能；磁化反转机制中图分类号：V259；TGl32．2+71文献标识码：A文章编号：1000—6893(2014)10—2819-07磁性多层纳米线由于其巨磁电阻效应u1以及隧穿磁电阻效应[21等独特性质，正逐渐成为材料学领域的热门课题。这种纳米线结构在信息存储、微弱磁场传感器等领域有着重要作用。磁性纳米金属线对微波乃至光波具有优异的吸收性能，同时，纳米吸波材料兼容性好、质量轻，适宜用于航空航天等领域。纳米金属

4、小的表面原子数量极大，且其能带结构不同于内部原子，呈现出量子尺寸效应和宏观量子隧道效应；而且线装磁性纳米结构的矫顽力大于块状磁性材料，可引起磁滞损耗、界面极化等现象。因此，磁性金属线可大幅度提高吸波效应，并能够增大吸波带宽[3’4]。例如，铁磁性纳米阵列在GHz的频段有吸收区域宽的特点，如Fe纳米阵列在2～18GHz频段内最大反射率为一4．8dB，大于一1dB的吸收带宽约为10GHzE”。磁性多层纳米线的制备可采用物理溅射法[6。7]、气相化学沉积法∞1以及电化学沉积法[93等方式。其中，电化学沉积法主要是利用多孔阳极氧化铝模板(AAO)在孔内组装形成多层纳米线。该

5、方法可通过对电解液成分[1⋯、沉积电位[11]以及电解液pH值[121等多因素进行改变，达到精确调制纳米线成分的目的。多孔氧化铝模板辅助的电化学沉积技术设备简单，可以常温操作，并能获得大面积形状复杂的多层纳米结构，从而使得将氧化铝模板辅助沉积磁性纳米阵列作为新一代吸波材料成为可能[】3I。纳米多层膜的尺度、成分以及微观组织对多层纳米线的晶格结构与磁各向异性有着重要的影收稿日期：2014一05—12；退修日期：2014—06—09；录用日期：2014—07—09；网络出版时间：2014—07—1110：18网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／1

6、0．7527／$1000—6893．2014．0145htmI基金项目：国家“973”计划(2010CB934602)*通讯作者Tel：010-82317101E—mail：rhyu@buaaedu．cn戮用楂武：Yan9HZ，ZengM，LiuXF，eta1．Investigationonpreparation，characterizationandmagneticreversalmechanismofNiOo／OumultilayernanowireCJJ．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2014．35(10)：2819-

7、2825．杨皓哲，曾敏，胡晓芳，等．NiCo／cu多层纳米线的韵备、表征以及磁化反转祝翻研究￡JI．航空学报．2014．35(10)：2819-2825．航空学报Oct．252014Vol35No10响。研究者们已对Co／Cucl4-16]、Ni／Cucl7]和CoNiCu／Cu[183等多层纳米线结构进行了分析，研究其铁磁一非铁磁层的交换耦合作用和磁化反转机制[1争20]。纳米线的磁化反转机制分为协同机制、形核机制以及卷曲机制[21

8、。Tang等[22’233的研究表明，通过矫顽力随外场角度的变化趋势可以推断出磁性多层纳米线的磁化反转机制。当改变铁磁层与非铁磁