Co/Cu多层纳米线阵列的制备与磁性能

利用双槽直流电沉积技术在阳极氧化铝(AAO)模板的纳米孔中获得调制波长为50和200nm的Co/C多层纳米线,多层纳米线的调制波长由电沉积时间控制.运用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征纳米线的形貌,Co/Cu多层纳米线的长度约20"m,直径约80nm;用X射线衍射(XRD)研究多层线的结构;用振动样品磁强计(VSM)测试纳米线阵列的磁性能;利用可变磁场结合高灵敏度恒流装置研究巨磁电阻(GMR)特性结果表明,Co/Cu多层纳米线具有磁各向异性.当磁场与纳米线平行和垂直时,调制波长为50nm的多层线的矫顽力分别为87500和34200A·m-1,而调制波长为200nm的多层线阵列的矫顽力分别为28600和8000A·m调制波长为50nm的多层纳米线的磁电阻变化率高达-75%,而调制波长为200nm的多层线未产生明显的GMR效应.

非磁性分隔层厚度对Fe/Cu多层纳米线磁性和电子特性的影响

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,研究了非磁性分隔层厚度对Fe/Cu多层纳米线磁性和电子特性的影响。结果表明:多层纳米线的稳定性随着非磁性Cu分隔层厚度的增加而降低,其层间交换耦合随非磁性Cu分隔层厚度的增加呈现出振荡衰减的特性,且其振荡周期为两个Cu原子层。自旋极化能带结构的计算结果表明,Fe/Cu多层纳米线的电导敏感地依赖于Cu分隔层的厚度。

单根Co(81)Cu(19)/Cu多层纳米线电学性质的原位测量

磁电阻效应是衡量磁结构单体性能的最重要指标。随着对磁电阻效应的不断研究和应用,不仅诞生了与电子自旋相关的自旋电子学理论,同时也促进了电子学器件的快速发展,这不仅为基础物理的理论研究提供了实验根基,也将促进今后大规模高科技产业的形成。随着半导体加工工艺技术的不断提高,电子学器件的基本结构单元已经达到了纳米量级,这将引起一些纳米范畴的特性对其宏观性能的调控和影响。基于此,全面掌握纳米磁结构单体基本的物理特性是非常必要的,对其全面了解和精确测量能够进一步推动自旋电子学器件的应用和发展。本文应用电化学沉积法制备了CoCu/Cu多层纳米线,且在电镜下对单根CoCu/Cu多层纳米线的磁电特性进行了原位测试。通过对多层纳米线电特性的测量,不仅获得了多层纳米线的基本物理参数,还得到了直观、清晰的物理图像,这为磁结构单体今后的发展和应用提供了可靠的理论基础和实际指导。

双槽法电沉积Cu/Ni多层纳米线有序阵列

以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板,采用双槽法电沉积工艺制得高度有序的Cu/Ni多层纳米线阵列.利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对Cu/Ni多层纳米线进行了表征,观察到纳米线表面平滑,多层结构清晰,各子层厚度均匀,直径约为100nm,与AAO模板孔径基本一致.由选区电子衍射(SAED)照片可知,多层纳米线中Cu层和Ni层均为单晶结构.振动样品磁强计(VSM)测试结果表明,Cu/Ni多层纳米线阵列具有明显的垂直磁各向异性,外加磁场垂直和平行于AAO模板表面时,磁滞回线的矩形比分别为0.701和0.101,矫顽力分别为589Oe和202Oe.通过控制铝阳极氧化工艺及电沉积时间,可获得不同直径、不同子层厚度的Cu/Ni多层纳米线阵列.

[NiFe/Cu/Co/Cu]_n多层纳米线在巨磁电阻位移传感器中的应用

采用双槽电沉积法制备了巨磁电阻（Giant Magnetorsistance;GMR）材料[NiFe/Cu/Co/Cu]n 多层纳米线阵列,并以其为磁传感器芯片,设计并制备了GMR位移传感器,在不同温度下测试了其灵敏度.研究表明,该GMR 位移传感器的输出电压与位移具有较好的线性关系,在10-40℃环境温度内具有良好的稳定性.与[NiFe/Cu/Co/Cu]n 多层膜作传感器芯片相比,以[NiFe/Cu/Co/Cu]n 多层纳米线作为芯片时传感器灵敏度更高.

多壳层铜纳米线结构和电子特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算,系统地研究了多壳层Cu纳米线的稳定结构和电子特性.得到不同线径多壳层Cu纳米线的平衡态晶格常数相差不大,都表现出金属特性,且其单原子平均结合能和量子电导随着纳米线直径的增加而增加.纳米线中内壳层Cu原子表现出体相结构Cu原子相似的电子特性,而表面壳层由于配位数的减少,其3d态能量范围变窄且整体向费米能级发生移动.电荷密度分析表明,相对于体相Cu晶体中原子间的相互作用,纳米线表面壳层Cu原子与其最近邻原子间的相互作用明显增强.

高矫顽力的C0_(70)Cu_(30)合金纳米线阵列的制备及磁性研究

利用直流电化学沉积法,在多孔阳极氧化铝模板中首次制备出了具有[220]取向的单晶面心立方结构的CoCu固溶体合金纳米线阵列,其Co含量高达70%.透射电子显微镜显示纳米线均匀连续,具有较高的长径比,约为300.磁性测量表明所制备的Co_(70)Cu_(30)合金纳米线具有超高的矫顽力H_c//=2438 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)和较高的矩形比S//=0.76,远高于以往报道的CoCu合金纳米线的磁性,分析表明磁性好的主要原因是由于较高Co含量和高形状各向异性.通过磁性测量和模型计算,得到Co_(70)Cu_(30)合金纳米线阵列在反磁化过程中遵从对称扇型转动的球链模型,并从结构的角度分析了Co_(70)Cu_(30)合金纳米线阵列的反磁化行为.

[NiFe/Cu/Co/Cu]_n纳米多层线的电化学制备及表征

采用电沉积法,在阳极氧化铝(AAO)模板中制备了[NiFe/Cu/Co/Cu]n多层纳米线.利用扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对纳米多层线的表面形貌及结构进行了表征,纳米线阵列高度有序、直径均一、层状结构清晰,NiFe层厚度约40 nm,Cu层厚度约60 nm,Co层厚度约15 nm,各子层厚度可控.利用X射线能谱分析仪(EDS)对纳米多层线NiFe层的成分进行了测试,Ni,Fe的原子比为4∶1.利用X射线衍射仪(XRD)对[NiFe/Cu/Co/Cu]n纳米多层膜和多层线结构进行了测试,多层膜为面心立方(fcc)结构,多层线NiFe层为面心立方(fcc)结构,Cu层为六方密排hcp(100),Co层为面心立方(fcc)结构.与组成、结构完全相同的多层膜相比,[NiFe/Cu/Co/Cu]n多层纳米线具有更优越的巨磁电阻性能.

Cu掺杂ZnO纳米线的制备与性能研究

利用碳热还原法制备了纳米线结构的Cu掺杂ZnO基稀磁半导体．通过X射线衍射分析表明，样品为纯相ZnO纤锌矿结构．扫描电镜结果表明所生长的纳米线直径在50—300am之间．磁性测量表明样品在室温下呈现室温铁磁性．