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1、钴纳米线异常矫顽力,王玉波 20090273 邱林俊 20090274,背景,近年来,由于磁性金属巨大的潜在应用价值，对磁性金属已引起广泛的关。特别是铁、钴、镍及其合金系列一维磁性金属,由于他们的形状各向异性,经常表现出独特的、可调的磁性。磁性纳米线广泛研究的三个方面： (1)确定纳米线实际易轴的决定因数 (2)纳米阵列的磁化反转过程 (3)磁纳米线相互作用,1. 引言,阳极氧化铝模板(AATO模板孔径分别为20nm和50nm)放入电解液中用交流电进行沉积（20nm制备所用电解液PH=4.5，50nm所用电解液PH=6.5）泡在HgCl2除去AlNaOH溶液里纳米线脱离AAOT.得到Co纳米线
2、,2.1 制备：,2. 主要内容,一般来说，矫顽力随着金属纳米线的直径增加而减少。直径 矫顽力异常 50nm钴纳米线 1990 Oe 20nm钴纳米线 925 Oe,2.2 实验发现,3. 磁各向异性,磁晶各向异性：晶体结构的各向异性所产生,形状向异性：磁性体体结构非球对称，各方向退磁场不同而产生,应力向异性：由于磁弹性耦合，磁性合金中应力通过磁滞伸缩效应而产生,感生各向异性：外部原因（如热处理）引起的一种永久性或暂时性的磁各向异性,交换各向异性：存在铁磁反铁磁（或亚铁磁），界面原子交换耦合，使磁体附加单“向”的各向异性，能导致不对称磁滞回线，不相等矫顽力。,由a和c可知AATO的平均孔径分别
3、约为20nm和50nm。由b和d可知Co纳米线的长度超过2um，直径分别约为20nm和50nm。,4. 实验结果和讨论,4.1 Co纳米线的磁滞回线,由图可知直径为20nm的Co纳米线矫顽力925Oe,且矩形比为0.72然而直径为50nm的Co纳米线矫顽力为1990Oe，且矩形比为0.82相比异常（一般，矫顽力随着金属纳米线的直径增加而减少）,4.2 Co纳米线的XRD图,由图可知，两个纳米线阵列均为hcp构，且易生长方向随Co纳米线直径而改变。 a图中纳米易线生长方向为（100）面。 b图中纳米线生长方向包含（100），（002）（101）面。,直径为20nm的Co纳米线，易生长面为（100
4、）面，形状各向异性方向沿长轴方向，而磁晶各向异性方向为垂直于长轴，即垂直于形状状各向异性方向，而形状各向异性（Ks=6x106 erg cm 3）可以和磁晶各向异性(5 106 erg cm 3)相比拟，所以Co纳米线的形状各向异性可以和磁晶各向异性相互竞争，使宏观磁性降低。 直径为50nm的Co纳米线,比起20nm的，易生长面多了（002）和（101），形状各向异性方向沿长轴方向，而磁晶各向异性方向部分平行于长轴，即部分平行于形状状各向异性方向，它们之间相互竞争相对较小，使宏观磁性相对较高。,接上图可知：,3,4.3 3D OOMMF（微磁框架模拟软件）,由于结构如何影响静态磁矩和矫顽力值仍
5、然没有解决。所以采用微磁模拟来研究这种有特殊结构的Co纳米线的静态磁矩分布和磁化反转过程。在微磁框架模拟程序中把我们研究的材料放入有规律的3维格子中，再通过朗道 - 利弗席兹方程可以得到磁性分布。,朗道 - 利弗席兹方程,衰减系数,网眼磁化强度,有效场磁场强度,各向异能,塞曼分裂能,退磁能,旋磁比,外场方向平行于长轴 直径为20nm且有（100）织构的纳米线矫顽为1260Oe 直径为50nm且有（002）织构的纳米线矫顽力为4845Oe 表明: 当考虑磁晶各向异性的影响时，直径为50nm的Co纳米线矫顽力比直径为20 nm的样品高得多,与之前实验结果相符。,4.4 Co纳米线的磁滞回线（微磁模
6、拟）,4.5 不同晶型静态磁矩的分布,50 nm的纳米线的磁矩是沿长轴方向，除了一些磁矩在纳米线边缘部分倾斜。 20 nm的纳米线中间的磁矩异常的旋转了360。其它磁矩的分布和直径为50nm的纳米线类似。 表明：直径为20nm的纳米线磁矩不正常改变和（100）晶面有关，然而矫顽力不正常的增加是由于（002）晶面的出现。,由AAOT方法制备直径20nm和50nm的钴纳米线阵列 磁性测量表明矫顽力和矩形比随着直径不正常变化，且矫顽力随着直径的增加而增加。 XRD结果表明，（10 0）和（10 0）、002）、1 0 1）反射面分别在直径为20 nm和50nm的Co纳米线中被发现。 结合XRD的结果，微磁模拟证明矫顽力的非正常增加起源于（002）晶面。,5. 结论,磁性金属有形状各向异性,而表现出独特可调磁性，具有很大的潜在价值。金属纳米线可运用于纳米集成器件、癌症热疗、高密度垂 直磁记录介质等。,6. 应用,谢谢,
