异常的矫顽力依赖于Co纳米线的直径.ppt

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 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1990Oe20nm钴纳米线925Oe 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 1Co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 2Co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 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 6x106ergcm 3 可以和磁晶各向异性 5 106ergcm 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 33DOOMMF 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20nm的样品高得多 与之前实验结果相符 4 4Co纳米线的磁滞回线 微磁模拟 4 5不同晶型静态磁矩的分布 50nm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 20nm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 100 和 100 002 101 反射面分别在直径为20nm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