NiCo∕Cu多層納米線的制備、表征以及磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制研究

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1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaOct．252014V01．35No．102819—2825ISSN1000．6893CN11—1929／Vhttp：Ehkxb．buaaedu．cnhkxb@buaa．edu．cnNiCo／Cu多層納米線的制備、表征以及磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制研究楊皓哲1，曾敏1，劉曉芳1，于榮?！?，鐘華生2，黎業(yè)生2，陳一勝21．北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京1001912．江西理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西贛州341000摘要：采用電化學(xué)沉積在多孔氧化鋁模板中制備了NiCo／Cu多層結(jié)構(gòu)納米線，并使

2、用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)表征了納米線的形貌和微觀結(jié)構(gòu)。透射電子顯微鏡的結(jié)果表明，通過(guò)控制階梯電位時(shí)間，制備的鐵磁層厚度為100nm，非鐵磁層厚度為10nm。結(jié)合選區(qū)電子衍射技術(shù)(sAED)與X射線衍射分析技術(shù)(XRD)，確定多層納米線的晶格結(jié)構(gòu)是面心立方(FCC)。在分析多層納米陣列的微觀結(jié)構(gòu)之后，使用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)測(cè)量磁滯回線。結(jié)果表明，隨著Co含量的增加，多層納米線的矯頑力升高。當(dāng)多層納米線中Co含量為10％和30％時(shí)，易磁化軸垂直于納米線，當(dāng)Co含量為70％和90％時(shí)，易磁化軸平行于納米線。最后，對(duì)納米線磁化翻轉(zhuǎn)機(jī)制進(jìn)行微

3、磁學(xué)模擬分析得出，當(dāng)外加磁場(chǎng)垂直于納米線時(shí)，磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制是形核機(jī)制；當(dāng)外加磁場(chǎng)平行于納米線時(shí)，磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制是卷曲機(jī)制。關(guān)鍵詞：電化學(xué)沉積；納米線；微觀結(jié)構(gòu)；磁性能；磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制中圖分類(lèi)號(hào)：V259；TGl32．2+71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6893(2014)10—2819-07磁性多層納米線由于其巨磁電阻效應(yīng)u1以及隧穿磁電阻效應(yīng)[21等獨(dú)特性質(zhì)，正逐漸成為材料學(xué)領(lǐng)域的熱門(mén)課題。這種納米線結(jié)構(gòu)在信息存儲(chǔ)、微弱磁場(chǎng)傳感器等領(lǐng)域有著重要作用。磁性納米金屬線對(duì)微波乃至光波具有優(yōu)異的吸收性能，同時(shí)，納米吸波材料兼容性好、質(zhì)量輕，適宜用于航空航天等領(lǐng)域。納米金屬

4、小的表面原子數(shù)量極大，且其能帶結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部原子，呈現(xiàn)出量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)；而且線裝磁性納米結(jié)構(gòu)的矯頑力大于塊狀磁性材料，可引起磁滯損耗、界面極化等現(xiàn)象。因此，磁性金屬線可大幅度提高吸波效應(yīng)，并能夠增大吸波帶寬[3’4]。例如，鐵磁性納米陣列在GHz的頻段有吸收區(qū)域?qū)挼奶攸c(diǎn)，如Fe納米陣列在2～18GHz頻段內(nèi)最大反射率為一4．8dB，大于一1dB的吸收帶寬約為10GHzE”。磁性多層納米線的制備可采用物理濺射法[6。7]、氣相化學(xué)沉積法∞1以及電化學(xué)沉積法[93等方式。其中，電化學(xué)沉積法主要是利用多孔陽(yáng)極氧化鋁模板(AAO)在孔內(nèi)組裝形成多層納米線。該

5、方法可通過(guò)對(duì)電解液成分[1?、沉積電位[11]以及電解液pH值[121等多因素進(jìn)行改變，達(dá)到精確調(diào)制納米線成分的目的。多孔氧化鋁模板輔助的電化學(xué)沉積技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)單，可以常溫操作，并能獲得大面積形狀復(fù)雜的多層納米結(jié)構(gòu)，從而使得將氧化鋁模板輔助沉積磁性納米陣列作為新一代吸波材料成為可能[】3I。納米多層膜的尺度、成分以及微觀組織對(duì)多層納米線的晶格結(jié)構(gòu)與磁各向異性有著重要的影收稿日期：2014一05—12；退修日期：2014—06—09；錄用日期：2014—07—09；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014—07—1110：18網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／1

6、0．7527／$1000—6893．2014．0145htmI基金項(xiàng)目：國(guó)家“973”計(jì)劃(2010CB934602)*通訊作者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．楊皓哲，曾敏，胡曉芳，等．NiCo／cu多層納米線的韻備、表征以及磁化反轉(zhuǎn)祝翻研究￡JI．航空學(xué)報(bào)．2014．35(10)：2819-2825．航空學(xué)報(bào)Oct．252014Vol35No10響。研究者們已對(duì)Co／Cucl4-16]、Ni／Cucl7]和CoNiCu／Cu[183等多層納米線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，研究其鐵磁一非鐵磁層的交換耦合作用和磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制[1爭(zhēng)20]。納米線的磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制分為協(xié)同機(jī)制、形核機(jī)制以及卷曲機(jī)制[21

8、。Tang等[22’233的研究表明，通過(guò)矯頑力隨外場(chǎng)角度的變化趨勢(shì)可以推斷出磁性多層納米線的磁化反轉(zhuǎn)機(jī)制。當(dāng)改變鐵磁層與非鐵磁