一维磁性纳米阵列材料闫种可

1、 报告人：闫种可报告人：闫种可 导导 师：秦丽溶师：秦丽溶 一维磁性纳米阵列材料 磁记录介质的发展 一维磁性纳米线阵列的研究现状 一维磁性纳米线列的磁学性质 磁性纳米线阵列的潜在应用 基于AAO的一维磁性纳米线阵列的制备 计算机磁盘的结构 硬盘的存储密度在不同的时间磁记录密度增长图硬盘的存储密度在不同的时间磁记录密度增长图 近年来在高密度磁记录方面的研究热点主要是垂直 磁记录，其中一个重大的突破就是量子磁盘，磁存 储密度高达 量子磁盘示意图量子磁盘示意图 一维磁性纳米阵列的研究现状一维磁性纳米阵列的研究现状 由于磁性纳米线阵列在高密度垂直磁记 录领域有着诱人的应用前景 最近几年有关磁 性纳米阵

2、列制备这方面的研究日趋活跃。 1985年，日本M.shiraki小组，制备并研究了铁、钴、镍纳 米线阵列的磁特性，但他们制备的纳米线并不是有序的。 1993年，Whitney和C.Lchien等人在高分子模板中用电化学制 备方法沉积镍、钴纳米线阵列，研究并发现制备的磁性纳米线 阵列具有高矫顽力、高矩形比的磁学特性，磁性纳米线阵列在 超高密度磁存储方面的潜在应用引起人们的广泛关注。 2000年 于冬亮等人阳极氧化铝膜内电沉积制得钴纳 米线阵列制备出高度有序的钴纳米线阵列 对其结构 和性能进行研究表明 钴纳米线是一种密排六方结构 其阵列体系具有高的矫顽场和矩形比 可预期用来作 为良好的垂直磁记录材

3、料 2003年 Pham-Huu等首次在多壁碳纳米管中制备 了 纳米线 讨论了退火条件对纳米线形貌 和结晶的影响 并对其磁学性能进行了表征 42O CoFe 磁记录介质的发展趋势与要求 磁记录是当今应用面最广的一种信息记录方 式，它可以记录一切可转换成电讯号的信息。磁 记录介质具有记录密度高、稳定可靠、可反复使 用、可记录频率范围宽、信息写入后可马上读出、 价格便宜等优点，目前已被广泛应用于广播、电 视、电影、文化教育、医疗卫生、自动控制、地 质勘探、电子计算技术、军事技术、宇宙航行和 家庭娱乐等领域。 垂直磁记录介质要求: 磁记录的密度，是由磁记录介质的性能所决定的。作 为一种优异的磁记录介

4、质，它应该具有良好的磁性 这样的磁记录介质在第二 象限的退磁曲线的形状变得更 方，可以提高高频记录的输出。 一般要求 Hc/Hc0.8 (c)矩形比 要尽可能高 基于AAO的一维磁性纳米阵列的制备 一维磁性纳米材料主要是指磁性 材料的纳米棒、纳米线和纳米管，以 及以它们为结构单元组成的复合体系。 (a)电化学沉积法 这种方法主要用在高分子模板或氧化铝模板中制备各种金属纳米线 (b)无电沉积法 无电沉积是通过电化学还原剂将金属从溶液中沉积到表面 (c)化学聚合法 化学聚合法是将模板浸入到含有单体和聚合物引发剂的溶液中，使单体在 模板孔洞内生成高聚物纳米线。 (d)溶胶一凝胶法 溶胶一凝胶法是指先

5、利用化学水解的方法制备出溶胶体系，把AAO模板 放入溶胶中一段时间，由于AAO模板孔壁带负电荷，而溶胶一般带正电荷， 因此溶胶由于其热力学不稳定性很容易被吸附而沉积在孔中形成纳米管、纳 米线和纳米棒。 基于基于AAOAAO的一维磁性纳米阵列的制备的一维磁性纳米阵列的制备 Al氧化铝氧化铝AuNi 利用不通电解液制备的氧化铝模板正面的利用不通电解液制备的氧化铝模板正面的SEMSEM图图: : (a)25nm (b)45nm (c)90nm (d)225nm 去掉部分AAO的Ni纳米线阵列 分叉结构的Ni纳米线 一维纳米阵列的磁性一维纳米阵列的磁性 单质Fe纳米阵列 外场方向 Hc(Oe)Mr/M

6、s H（）24100.87 H（）4700.10 影响磁性纳米线磁性能的主要能量因素影响磁性纳米线磁性能的主要能量因素 磁晶各向异性磁晶各向异性: : 磁性随单晶体的晶轴方向不同而有所差磁性随单晶体的晶轴方向不同而有所差 别，这种现象存在于任何铁磁晶体中故亦称别，这种现象存在于任何铁磁晶体中故亦称 为天然各向异性，与材料的本征特性相关。为天然各向异性，与材料的本征特性相关。 由形状引起的的能量各向异性称为形由形状引起的的能量各向异性称为形 状各向异性，它来源于退磁能。状各向异性，它来源于退磁能。 纳米线间的静磁耦合作用纳米线间的静磁耦合作用 形状各向异性：形状各向异性： 不同直径Fe纳米阵列的

7、磁性 不同直径Co纳米阵列的磁性随角度的变化 纳米线直径较小时(55nm)趋于单畴结构，磁 化过程通过单畴内原子磁矩的一致转动来完成 纳米线直径纳米线直径较大较大时趋于时趋于多畴结构多畴结构，磁化过程通，磁化过程通 过过磁畴壁移动磁畴壁移动来实现来实现。 由于形状各向异性由于形状各向异性 多层磁性纳米线阵列的磁性 外场方向Hc(Oe)Mr/Ms H（）602 0.235 H（）100 0.0136 外场方向外场方向Hc(Oe)Mr/Ms H（）703 0.405 H（）2010.0266 外场方向Hc(Oe)Mr/Ms H（）6020.333 H（）3600.155 磁性纳米线阵列的潜在应用磁性纳米线阵列的潜在应用 新型多层纳米线阵列的开发是今后多层纳米 阵列的一个重要研究方向。如铁磁金属/超导体多 层纳米线、颗粒纳米线等。 目前主流的数据储存手段为传统磁记录硬盘，存在着 耗电量高、不耐震和运转噪音大等缺点。业内公司IBM最 近宣布，他们计划用10年时间开发出一种名为“赛道”存 储器来取代目前的传统磁记录硬盘以解决传统硬盘存在的 问题。这种新