类三明治结构C/Co/C纳米颗粒膜微结构和磁特性的研究

在室温下,用对靶磁控溅射法制备了系列类三明治结构C/Co/C颗粒膜.C靶和Co靶分别采用射频溅射和直流对靶溅射模式,并且随后进行了原位退火.用振动样品磁强计(VSM)和扫描探针显微镜(SPM)系统研究了C/Co/C颗粒膜的微结构和磁特性与磁性层厚度、非磁性层厚度、退火温度的关系.X射线衍射(XRD)图样显示出退火400℃的样品具有很好的六角密堆积结构.扫描探针显微镜图样和δM曲线说明Co纳米颗粒嵌在非晶质的C母基内.振动样品磁强计测量表明磁矩很好的排列在膜面内,随着磁性层Co层厚度的增加,矫顽力(Hc)先增大然后减小.在Co层厚度为20nm,C层厚度为30nm,退火温度400℃时,矫顽力达到最大值,剩磁比(S)接近于1.     

Ta/Pt双底层Co/Ni多层膜的反常霍尔效应

通过JGP560A型磁控溅射仪制备了一系列以Ta/Pt为底层的Co/Ni多层膜样品,研究了多层膜中Pt缓冲层厚度、周期层中Co与Ni厚度以及多层膜周期数对样品反常霍尔效应和磁性的影响。结果发现:逐渐增厚的Pt层可以使样品的矫顽力增加,但是分流作用会导致样品的霍尔电阻降低,通过比较确定Pt缓冲层的厚度为2nm;磁性层中Co和Ni都处于一定厚度范围内时,多层膜的霍尔回线才能具有良好的矩形度,当厚度超出其特定范围时,多层膜的矩形度会变差,经过分析确定磁性层中Co和Ni的厚度为均0.4nm;磁性层的周期数对样品的性能也有着显著的影响,最终通过对周期数优化获得的最佳样品结构为Ta(2nm)Pt(2nm)Co(0.4nm)Ni(0.4nm)Co(0.4nm)Pt(1nm),该样品的霍尔回线矩形度非常好,霍尔信号明显,该样品总厚度在7nm以内,可进一步研究其在垂直磁纳米结构中的应用。     

CoSiB/Pt多层膜垂直磁各向异性及热稳定性

采用磁控溅射方法在单面附有300 nm SiO2的单晶硅基片上制备了以Pt为底层的CoSiB/Pt多层膜样品.CoSiB/Pt层周期数确定为2,对样品底层厚度及周期层厚度进行调制,根据反常霍尔效应系统地研究了CoSiB/Pt多层膜垂直磁各向异性(perpendicular magnetic anisotropy,PMA)及薄膜的热稳定性.通过对这些参数的调节获得了具有良好垂直磁各向异性的最佳多层膜样品结构Pt(1)/[CoSiB(0.5)/Pt(1)]2,底层Pt和周期层中CoSiB,Pt的最佳厚度分别为1,0.5 nm和1 nm.对最佳样品进行XRD图谱分析,磁滞回线测量以及一系列退火处理.结果表明,样品具有明显的(111)CoPt衍射峰,形成了较好的(111)织构,界面耦合增强,结晶度较好,计算出样品的有效磁各向异性常数Keff达到5.11×104 J·m-3,样品具有良好的PMA;当退火温度为200℃时,样品的CoPt(111)峰强度显著增强,界面形成了较强的(111)织构,Keff达到最大值1.0×105J·m-3,当退火温度不超过400℃时,样品仍能保持良好的PMA.多层膜样品结构Pt(1)/[CoSiB(0.5)/Pt(1)]2具有良好的PMA和热稳定性,且合适的退火温度有利于提高样品的PMA.     

NiO/FeCo磁性多层膜的高频磁性

制备了一系列具有铁磁/反铁磁交换偏置作用的[NiO/Fe65Co35]10多层膜,使用振动样品磁强计(VSM)测量了样品的静磁参数,利用微带线法测量了样品4GHz-10GHz的磁谱,首次制备并测得了自然共振频率(fr)在6GHz以上,最高到fr=9.6GHz的薄膜样品。结果表明交换偏置场(Hex)、各向异性场(Hua)、以及矫顽力(Hc)随铁磁层厚度(tFM)增大而减小;基于Landau-Lifishitz(L-L)方程对静磁参量和磁谱进行了比较,发现样品自然共振频率较L-L方程计算值偏大30%以上。     

NiO/FeCo磁性多层膜的高频磁性研究

制备了一系列具有铁磁/反铁磁交换偏置作用的[NiO/Fe65Co35]10多层膜,使用振动样品磁强计(VSM)测量了样品的静磁参数,利用微带线法测量了样品4GHz-10GHz的磁谱,首次制备并测得了自然共振频率(fr)在6GHz以上,最高到fr=9.6GHz的薄膜样品。结果表明交换偏置场(Hex)、各向异性场(Hua)、以及矫顽力(Hc)随铁磁层厚度(tFM)增大而减小;基于Landau-Lifishitz(L-L)方程对静磁参量和磁谱进行了比较,发现样品自然共振频率较L-L方程计算值偏大30%以上。     

离子束溅射制备Co/Pt多层膜的结构和磁性

采用离子束溅射技术制备了Co／Pt多层膜，并研究了多层膜的结构和磁性随Co层厚度（tCo）或Pt层厚度（tPt）的变化关系。结果表明Co层呈现出hcp结构的（002）织构，Pt层表现出fcc结构的（111）织构。当Co层和Pt层都比较薄时，界面有Co-Pt的化合物形成。当tPt=2．4nm而tCo在0．6～2．4nm变化时，样品的磁矫顽力（Hc）随tCo增加而下降，饱和磁化强度（Ms）随tCo增加而增加。当tCo=1．2nm而tPt在1．2～4．8nm变化时，Hc呈现先升后降的变化，Ms随tPt增大而减小。样品的Hc还受调制周期（D）和周期数ny的影响，通过对Co层和Pt层的厚度比、调制周期、周期数的设计，可以获得较大的磁矫顽力。     

基于NiFeCo/Cu多层膜巨磁电阻效应的磁微球检测

分析了应用于磁性生物检测的GMR传感器的工作原理.直流磁控溅射法制备了Ni65Fe15CO20/Cu多层膜,研究了室温下多层膜的GMR效应对缓冲层(NiFeCo)厚度、间隔层(Cu)厚度及铁磁层(NiFeCo)厚度等参数的依赖关系,得到了GMR值达8.8%的多层膜样品:缓冲层(NiFeCo)5nm,间隔层(Cu)2.4nm,铁磁层(NiFeCo)1.6nm,且饱和场低、磁滞小、灵敏度较高,符合磁性生物检测技术的要求.制备了基于优化参数NiFeCo/Cu多层膜的GMR传感器,对器件的性能进行了测试,结果表明所制备的GMR传感器能够检测磁微球.     

Fe/V多层膜中亚稳结构Fe的形成及其磁学性能

采用电子束蒸镀的方法,通过改变多层膜的周期结构,成功地制备出具有不同晶格常数的bcc亚稳结构铁相的Fe/V多层膜,并研究了亚稳结构铁相形成对其磁性影响的规律.实验结果表明,多层膜中Fe与V层均由纳米晶粒组成.Fe层厚度小于2nm时,受多层膜界面自由能作用,Fe与V相互准外延生长,多层膜由点阵常数一致的体心立方相组成,其点阵常数随样品V/Fe层厚度比的增大而增加.多层膜平均原子磁矩随铁或钒层厚度的改变发生明显变化:当钒层厚度固定为6nm时,铁原子磁矩随铁层厚度的增加逐渐下降,在2nm处出现极小值后又随铁层增厚而回升;对于铁层厚度固定为1.6nm的样品,磁矩在钒层厚度为3nm时出现极大值.     

Pt插层对NiFe/FeMn薄膜交换耦合的影响

采用磁控溅射方法制备了以Pt为缓冲层和保护层的NiFe/FeMn薄膜.在NiFe/FeMn界面插入Pt,发现交换偏置场(Hex)随着插层Pt厚度(tPt)的增加而减小.一个重要的现象是当Pt插层厚度为0.4nm时,在Het-tPt衰减曲线并非单纯指数下降,而是出现一个"凸起".通过对样品磁矩随Pt插层厚度的变化规律进行分析,发现随Pt插层厚度的增加,样品的磁矩先逐渐增大,然后又有所下降,并且稳定在某一值;表明在样品制备过程中,NiFe与FeMn之间的相互作用(如界面反应),使得在NiFe/FeMn界面存在磁死层,Pt的插入抑制了NiFe/FeMn界面磁死层的产生,有利于交换耦合;另一方面,Pt的插入隔离了NiFe和FeMn的直接接触,使得FeMn对NiFe的钉扎作用减弱,不利于交换耦合.两个方面的共同作用,使得当Pt插层为某一合适厚度时,Hex-tPt曲线出现"凸起".     

C/Co/C纳米颗粒膜的制备及特性

应用对靶磁控溅射法在玻璃基底上制备了类三明治结构C/Co/C纳米颗粒膜,并进行了原位退火.发现磁性层厚度对C/Co/C颗粒膜的微结构和磁特性有明显影响.在400℃退火的样品具有很好的六角密堆积结构,磁矩很好的排列在膜面内.随着磁性层Co层厚度的增加,矫顽力Hc先增大然后减小,粒径和磁畴簇略微增大,样品的表面粗糙度Ra也减小到了0.5 nm左右.     

Quantitative measurement of the magnetic moment of individual magnetic nanoparticles by magnetic force microscopy

The quantitative measurement of the magnetization of individual magnetic nanoparticles (MNPs) using magnetic force microscopy (MFM) is described. Quantitative measurement is realized by calibration of the MFM signal using an MNP reference sample with traceably determined magnetization. A resolution of the magnetic moment of the order of 10(-18) A m(2) under ambient conditions is demonstrated, which is presently limited by the tip's magnetic moment and the noise level of the instrument. The calibration scheme can be applied to practically any magnetic force microscope and tip, thus allowing a wide range of future applications, for example in nanomagnetism and biotechnology.     

绝缘包覆工艺对Fe78Si9B13非晶磁粉芯磁性能影响研究

实验以气流破碎的Fe78Si9B13非晶粉末为原料制备磁粉芯。采用扫描电镜和B-H分析仪研究了绝缘包覆工艺过程中添加钝化剂以及粘结剂和绝缘剂的添加量对磁粉芯磁性能的影响。结果表明添加钝化剂可以有效地提高磁粉芯的频率特性,降低磁损耗,增大品质因数;增加绝缘剂的添加量可以降低磁粉芯的涡流损耗,但过多的绝缘剂又会降低其磁导率;最佳的粘结剂添加量为3.5%。     

磁性材料在磁性纸中的应用

介绍了常用磁性材料及其制备方法,综述了细胞腔加填法和原位复合法制备磁性纤维和磁性纸的研究情况,进而对两种方法制备的磁性纸的印刷适应性进行分析。     

溶胶-凝胶法制备纳米复合永磁材料及其磁性

用溶胶-凝胶方法制备了一种新型纳米复合永磁材料.XRD及SEM表明,由于这种材料的软磁相与硬磁相具有30nm左右尺寸而发生强烈的交换耦合作用,导致该种新材料具有优异的磁性能.     

Fe-Si磁性颗粒/环氧树脂复合材料的冲击和磁学性能

采用双酚A型WSR-615和缩水甘油胺型AG-80环氧树脂为基体,以Fe-Si磁性颗粒为填料,通过热压成型方法制备了高含量磁性Fe-Si颗粒/环氧树脂复合材料。研究了环氧树脂基体的玻璃化温度和冲击强度及Fe-Si磁性颗粒含量对Fe-Si/环氧树脂复合材料的冲击强度和磁化强度的影响及温度敏感性。研究结果表明：随着磁性颗粒含量的增加,Fe-Si/环氧树脂复合材料的冲击强度和磁性能增加。当磁性颗粒体积分数由54 vol%增加到66 vol% 时,Fe-Si/环氧树脂的冲击强度和饱和磁化强度分别由4.03 kJ/m²和162.07 emu/g增加到7.16 kJ/m²和175.04 emu/g。Fe-Si/环氧复合材料在-60 ℃~140 ℃ 范围内的温度敏感性低,符合实际应用对复合材料稳定性的要求。     

磁场凝固法制备过共晶MnBi/Bi磁性功能复合材料

Bi-Mn过共晶合金分别从3个不同状态凝固．合金中MnBi析出相均在磁场作用下以晶体的C轴平行磁场取向。形成规则排列组织，并且所得材料的剩磁都具有明显的各向异性。合金从低于355℃的固液两相区凝固时，铁磁性MnBi析出相在1．0T磁场中迅速形成均布的织构组织，并能在无磁场条件下保持稳定，材料无需热处理就有很好的剩磁性能。因此，磁场凝固技术能够高效率地、直接制备出性能优良的MnBi／Bi磁性功能复合材料。     

Effects of different magnetic flux densities on microstructure and magnetic properties of molecular-beam-vapor-deposited nanocrystalline Fe64Ni36 thin films

The nanocrystalline Fe₆₄Ni₃₆ thin films were prepared by molecular-beam-vapor deposition under different magnetic flux densities. The microstructure and magnetic properties of thin films were examined by AFM, TEM, HRTEM and VSM. The results show that with the increase of magnetic flux densities, the changing trend of the average particle size is the same as the coercive force except 6 T. Under 6 T condition, the thin film became the mixture of bcc and fcc phases, which leads to slight increase of the coercive force. In addition, the HRTEM result shows the short-range ordered clusters (embryos) or nucleation rate of thin films increase with increasing magnetic flux densities.     

聚苯胺/磁性纳米复合材料的制备及应用

聚苯胺/磁性纳米复合材料具有电磁性,有广泛的应用前景,已成为纳米材料研究的热点之一.主要介绍了聚苯胺/磁性纳米复合材料的制备方法与材料性质及其应用,分析了原位聚合、溶胶-凝胶法、自组装技术等制备方法的优缺点,并指出了聚苯胺/磁性纳米复合材料的研究方向.     

粉末挤出成型法制备FeSiAl/FeCuNbSiB磁粉芯

采用粉末挤出成型法制备了FeSiAl/Fe-CuNbSiB纳米晶磁粉芯,并讨论了FeSiAl粉复合量、粉胶质量比对磁粉芯磁性能的影响。结果表明粘结剂配方为硬脂酸1%、聚丙烯20%、石蜡79%,挤出成型粉胶质量比10∶1的FeSiAl/FeCuNbSiB纳米晶磁粉芯,磁粉芯密度达到4.69g/cm3。200目FeSiAl粉与300目FeCuNbSiB纳米晶粉复合,当磁粉芯磁粉质量配比为"200目FeSiAl粉30%+300目FeCuNbSiB纳米晶粉70%"、粉胶质量比为10∶1、44℃×0.5h石油醚脱脂、热处理温度160℃×1h时,磁粉芯取得最佳的软磁性能,磁粉芯中心频率f为600kHz,有效磁导率μe达到16.48,品质因数Q值为57.5;频率及温度的变化对磁粉芯的有效磁导率的影响小。     

采用导磁片改造磁控装置提高靶材利用率

通过对真空溅镀生产线靶材的刻蚀情况观测,发现所有产线均存在不同程度的靶面刻蚀不均现象,而3号线尤为突出,其端部刻蚀深度相对于其它部位刻蚀深度较深,导致靶材使用寿命短,利用率低.采用高磁导率材料电工纯铁DT4制作导磁片装入磁控装置,试验结果表明,降低了靶面刻蚀不均匀度,靶材利用率提高至少10％.