Fe-Co-P三元合金纳米线的磁性研究 摘 要：用电化学沉积法制备了两种结构的Fe-Co-P三元合金纳米线，并观测了其形貌选区电子衍射和x射线衍射结果表明（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12为非晶结构，（Fe0.77Co0.23）0.92P0.08近似为晶态结构研究了两种样品在室温下的宏观和微观磁性结果发现，当Co含量相同时两样品的磁学性质不同关键词：磁特性 非晶态和晶态 三元合金纳米线PACC 6780J 7470M 7550K一、引言一维尺寸的纳米线和它的周期阵列由于具有很强的形状各向异性，显示出独特的物理特性而被用于垂直磁记录中[1～4]近年来，合成纳米线以及对纳米线的研究成了科学工作者普遍关注的热点[5]为了更好的利用纳米线的形状各向异性，非晶纳米线则成为首选的研究目标在以过渡金属-类金属为代表的二元合金非晶磁纳米线中，类金属元素是影响非晶纳米线磁参量的主要因素，也是能否成为非晶的决定因素科学工作者对于Fe-P[6],Co-P[7],Ni-P[8]等非晶纳米线中类金属的影响已经进行了研究，然而却很少对双过渡金属-类金属的三元合金纳米线进行研究[9]。
在双过渡金属-类金属的三元合金纳米线中，类金属元素是影响非晶纳米线磁学性质的主要因素，所以研究双过渡金属-类金属的三元合金纳米线类金属元素成分的改变对于磁学性质的影响是有意义的本文采用电化学方法制备了（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12和（Fe0.77Co0.23）0.92P0.08三元合金纳米线，并研究了随类金属元素P含量变化所引起磁学性质的改变二、实验在二次氧化的氧化铝模板中采用交流沉积法制备Fe-Co-P三元合金纳米线首先，在0.3M草酸溶液中、直流电压40V下进行二次氧化得到氧化铝模板二次氧化得到的氧化铝模板孔洞分布均匀，孔洞的直径和深度与氧化液、氧化电压和氧化时间有关然后用双电极交流法进行沉积，石墨电极作为一极而氧化铝模板作为另一极，沉积液配方为：FeSO4·7H2O、CoSO4·7H2O、NaH2PO4·H2O、H3BO3、Na3C6H5O7·2H2O、C2H5NO2调节沉积液的PH值为4，在200Hz、8V交流电压下沉积5分钟用扫描电子显微镜（HITACHI-4800）和透射电子显微镜（TEM, JEOL2000）观测氧化铝模板和纳米线的形貌；并用选区电子衍射、X射线衍射仪（XRD, X' Pert PRO PHILIPS, Cu Kα射线）和电感等离子体（IRIS）发射光谱来研究纳米线的结构和成分；纳米线在室温下的宏观和微观磁性用振动样品磁强计（VSM,Lakeshore 7304）和用以57Co做为发射源的穆斯堡尔谱仪来研究。
三、结果与讨论图1(a) 是用扫描电子显微镜观测的氧化铝模板的形貌图从图上可以看出，氧化铝模板的孔洞均匀有序呈六角结构,直径大约为40nm图1（b）是用透射电子显微镜所观测的纳米线的形貌图图中的纳米线粗细均匀，长度大约为2.8μm，直径与氧化铝模板孔洞的直径相当也大约为40nm，长径比为70图1（b）的插图是（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12纳米线的选区电子衍射图，图中衍射环呈晕状说明（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12纳米线是非晶结构 图2 是用X射线衍射仪测得（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12和（Fe0.77Co0.23）0.92P0.08纳米线的X射线衍射图，从图中可以看出（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12纳米线无衍射峰出现，只有展宽的包，结合选区电子衍射结果进一步证明了此纳米线是非晶结构而（Fe0.77Co0.23）0.92P0.08纳米线的衍射峰稍有展宽，但有衍射峰出现，说明原子排布成周期结构，近似认为是晶态结构图3是用振动样品磁强计测的（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12和（Fe0.77Co0.23）0.92P0.08纳米线的磁滞回线。
H//和H⊥代表外场平行和垂直于纳米线方向由图中可看出两者都具有很强的磁晶各向异性，这主要来自于形状各向异性但在非晶体系中磁晶各向异性很小，磁行为从根本上决定于形状，所以在纳米线中非晶体系的形状各向异性比晶态更明显由于形状各向异性的影响，使得非晶体系在平行于纳米线方向的饱和场小于晶态体系两者都是在平行于纳米线方向易磁化，而垂直于纳米线方向难磁化，近似认为易磁化轴平行于纳米线方向图4是在室温下测的（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12和（Fe0.77Co0.23）0.92P0.08纳米线的穆斯堡尔谱图测量时γ射线平行于纳米线方向六线峰的强度比为：其中θ是γ射线与Fe原子磁矩的夹角从图中可以看出二、五峰基本消失，说明Fe原子磁矩平行或反平行于纳米线方向，这也是由纳米线的形状所引起的，所以易磁化轴近似认为沿着纳米线方向四、结论由（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12纳米线的选区电子衍射和X射线衍射结果可以说明（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12纳米线为非晶结构，而（Fe0.77Co0.23）0.92P0.08纳米线近似为晶态结构在磁性上，两样品都具有很强的形状各向异性，磁矩分布基本都沿纳米线方向，近似认为易磁化轴沿纳米线的线轴方向。
当Co含量相同时，非晶结构（Fe0.77Co0.23）0.88P0.12比晶态结构（Fe0.77Co0.23）0.92P0.08的形状各向异性更明显，矫顽力更小显示出非晶的软磁特性Reference：[1] Sun S, Murray C B, Weller D et al 2000 Science. 287 200[2] Shima M, Hwang M, Ross C A 2003 J. Appl. Phys. 93 3440[3] Ross C A, Hwang M, Shima M et al 2002 J. Magn. Magn. Mater. 249 200[4] Bennett A J, Xu J.M 2003 Appl. Phys. Lett. 82 3304[5] Liu Q F, Wang J B, Yan Z J et al 2004 J. Magn. Magn. Mater. 278 323 [6] Xue D S, Shi H G 2004 Nanotechnology 15 1752[7] Yuan X Y, Wu G S, Xie T et al 2004 Nanotechnology 15 59[8] Chiriac H, Moga A E, Urse M et al 2004 J. Magn. Magn. Mater. 272 1678[9] Yuan X Y, Wu G S, Xie T et al 2004 Solid State Commun. 130 429 基金项目 河北省科学研究发展计划课题《掺杂提高锂电池电解质导电率》的阶段性成果（编号：06213569）（作者单位：1、邯郸学院 物理与电子工程系 2、河北师范大学 物理科学与信息工程学院） -全文完-。