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1、模板制备的N i和F e 纳米线阵列的磁性研究 铁晨阳 ，曹 化强” 包 建春.，桑海6)李重 德 ，徐正 ). ( a ) 南 京大学配 位化学 研究所 b ) 南 京大 学 物理系 2 1 0 0 9 3 T e l : 0 2 5 - 3 5 9 3 1 3 3 F a x : 0 2 5 - 3 3 1 4 5 0 2 E m a i l : p r o f z x u j l o n l i n e . c o m) 摘要:用电沉积法在A 1 2 0 ， 模板孔道中 合成了N i 和 F e 纳米线阵列， 研究了电沉积电 流和外加磁场对磁性金属纳米丝阵列抽性 的影响 用电化学沉积的方
2、法在具有纳米孔径的模板中制备金属纳米线阵列是一个比 较热门的 研究 课 题 ).2 。由 于得 到的 磁性金 属纳米 线具有较大的长 径比 ， 矫顽力比 块材有 很大的 提 高， 可以 作为 磁性 记 录 材料 3 .4 1 。 研究电 沉 积条 件和纳 米 线阵 列 磁 性性 质 之间的 关系， 特别 是电场和磁场变化对于纳米阵列的矫顽力和剩磁值的影响，有助于找到合适的电沉积条 件， 获得特定磁性要求的材料。 在这个实验中， 我们选用商用模板， 制备出N i 和F e 纳米 线阵列样品， 并对其磁性进行了 研究。 1 .实验: 实验所用的模板是W H A T M A N 公司的A N O D
3、 I S C ， 其孔径大小为2 0 0 n m ， 模片厚度为6 0 u m , 是 由 氧化铝材料制得。首先在模板的一侧涂上银浆，适当处理后得到银层，作为导电电极。 有银层的一侧和电源负极相连，作为阴极，另一侧浸入电解液。 用电化学沉积的方法，在 模板的纳米孔洞中沉积金属。 控制电流和沉积时间，即可获得纳米线阵列。 各种纳米线阵列的制备条件: N i :在同一个电 镀设各中.以N i 为阳极， 在同一含镍的电解质溶液中电沉积，改变阴极 电 流密度的 大小， 分别为。 . 1 m A / c 口 , 1 . 0 m A / c m , 2 . 5 m A / c m , 1 2 . 5 m
4、A / c m 。制得一组样品。 F e :以F e 为阳极， 电 流密度为2 . 5 m A / c 扩 ， 得到一份样品。 另一 份的实验条件相同， 唯一 的区别是在阴极区附近施加了一个适度的 磁场， 磁场方向垂直于模板平面 ( 即平行于纳米 线的方向)。 上述纳米线阵列样品用T E M 测定其表面形貌。并直接在室温下进行V S M 测量。 C 16 5 2结果与讨论: 纳米线的T E M如图1 所示， N i 纳米线阵列的Y S N 测量表明在电 沉积过程中，电流密度 对于纳米材料的磁性是有影响的。 如图2 , 3 所示。由图2 中 可以 看出， 在不同的电 流密 度下，平行于纳米线长轴
5、向的矫顽力变化不大，但是各种材料的峰值并不都在这个方向。 当电 流很小的时候，与模板平面成 3 0度角附近有矫顽力最大值，随着电流密度的增加， 3 0 度附近的峰逐渐减小。 各种材料的易 磁化方向都是平行于纳米线的长轴向， 其趋势是 随着电流密度的增大， 剩磁值减小。 图1 . N i纳米线的T E N图 t二工J盛 .0、。二 .(e.g,二 s ). d . O r ， 图2 . 样品矫顽力与外磁场和模板平面夹角关系图3 . 样品剩磁与外磁场和模板平面夹角关系 图4 示出了F e 的纳米线阵列， 在没有加磁场的情况下， 矫顽力的角度变化与N i 一致。 但是在阴极附近施加一个适当的平行于纳
6、米线方向的磁场后， 矫顽力的最大值方向发生了 改变， 从与模板平面夹角3 0 度方向转到了9 0 度方向。 在不考虑纳米线间相互作用的情况 下， 实验得到的N i . F e 纳米线阵 列的 矫顽力都比 较大14 . 51 ， 但是由 于线间辐合作用的 存在， 使得矫顽力在平行于纳米线方向降低。 用模板法制得的纳米金属线阵列的磁性是由 磁晶各 向异性。形状各向异性和线间静磁祸合三方面作用共同决定的。当没有加磁场的时候， 铁 C 石 6 幼曰阅田口饰目栩 贡0勺士 a ( d e o ne ， 图4 制得的F e 样品， 其矫顽力与外磁场和 模板平面夹角关系，n o r m a l 表示阴极没有
7、 磁场。 m a g n e t i c表示制备时在阴极有一适 度的磁场 低的纳米丝阵列的大。 但是即使这样， 的最大矫顽力方向不是沿着纳米线长轴向方 向， 但是加了磁场以 后， 在电沉积过程中， 平 行纳米线长轴方向的 磁性得到增强， 矫顽力变 大。 3 .结论 在电 沉积过程中， 电 流密度的大小. 磁场的存 在与否， 对于制备得到的纳米丝的磁性行为是 有影响的。由于选用的模板的孔洞密度高，得 到的纳米丝阵列中相邻的纳米丝距离近，其相 互间的偶合作用强，因而矫顽力大小没有密度 仍然可以通过改变电沉积条件得到特定要求的磁性 阵列材料。选用更小孔径的模板，我们认为将会得到更显著的结果， 这样的
8、工作正在进行 之中。 参考文献 T . K . W h i t n e y , J . S . J i a n g , P . C . S e a r s o n , C . L . C h i n e , S c i n e c e。 2 6 1 ( 1 9 9 3 ) , 1 3 1 6 . W . S c h w a r z a c h e r , 0 . I . K a s y u t i c h e t a l , J M a g n . M a g n . O fa t e r , 1 9 8 - 1 9 9 ( 1 9 9 9 ) , 1 8 5 V a l e r i o S
9、c a r a n i , B e r n a r d D o u d i n e t a l ,jd f a g n . d f a g n . A l a t e r , 2 0 5 ( 1 9 9 9 ) , 2 4 1 . K . O u n a d i e l a , R . F e r r e , L . L o u a i I e t a l , J A p p l . P h y s . , 8 1 ( 1 9 9 7 ) , 5 4 5 5 . D . A I M a w l a w i , N . C o o m b s , a n d M . M o s k o v i l s , jA p p l . P h y s . ， 7 0 ( 1 9 9 1 ) , 4 4 2 1 l234s
