南非巴伯顿绿岩带条带状铁建造岩石磁学及磁性矿物的组成特征

条带状铁建造(BIFs)中含有大量的亚铁磁性矿物,其组成及来源是认识BIF成因的重要依据。本文研究了南非巴伯顿绿岩带无花果树群(距今约32亿年)恩圭尼亚组的BIFs样品的磁学和矿物学特征。通过测量富铁层与富硅层的磁滞回线、等温剩磁获得曲线与退磁曲线、矫顽力谱分析、一阶反转曲线(FORC)、低温(20~300K)有场/无场冷却曲线以及k-T曲线、Lowrie三轴热退磁曲线,结合扫描电镜观测,揭示出研究样品中磁性矿物主要为赤铁矿和磁铁矿。基于矫顽力谱分析,富铁层中磁铁矿主要是多畴及假单畴颗粒,相对含量平均为2. 1%;赤铁矿的相对含量平均为97. 9%。富硅层中磁铁矿主要为假单畴及超顺磁性颗粒,相对含量平均为4. 6%;赤铁矿相对含量平均为95. 4%。测试样品具有Morin转变特征,转变温度介于250~260K,说明BIFs中主要为赤铁矿(0. 5~6mm)。富硅层样品出现~107K、~125K两个Verwey转变温度,表明其中可能存在生物成因和非生物成因两种类型磁铁矿。

还原反应法制备的Fe_3O_4薄膜的结构和磁性

本文采用还原反应法[1],在Ar+H2气体氛围中,射频磁控溅射制备Fe3O4薄膜.薄膜沉积在室温的[100]热氧化硅基体上,对薄膜样品进行X射线衍射(XRD)和电阻率(ρ)测量,结果显示在H2:Ar=γ=2%,或3%时薄膜的成分完全是Fe3O4,并且具有沿[111]方向取向生长的特性.对薄膜(γ=3%)进一步研究,发现该薄膜的表面成分为Fe3O4;在120K附近发生Verwey转变,其导电机制以电子的变程跳跃(VRH)为主;饱和磁化强度为440emu/cm3;在5特斯拉的外场中有4.6%的室温磁电阻.

高温退火Fe_3O_4薄膜的结构和磁输运性质研究

利用直流反应磁控溅射方法制备了厚度为480nm,不同掺氧量γ的Fe3O4薄膜,再经过480度80分钟的高温退火处理.系统研究了薄膜的微结构和电、磁输运性质,发现随掺氧量增大,薄膜的电阻率从20.6增大到1100mΩcm,磁滞回线和磁电阻曲线表明在磁特性方面高掺氧量薄膜明显优于低掺氧量薄膜,当掺氧量为0.675∶50时室温下薄膜有最大磁电阻2.1%.X射线衍射表明所有的Fe3O4薄膜都显示出外延生成倾向,磁电阻随温度变化曲线证实薄膜在低温时经历Verwey转变.综合比较表明掺氧量为0.65∶50和0.675∶50的薄膜具有最佳的结构和电磁特性.

单晶Fe_3O_4超薄膜的制备与磁性研究

采用磁控溅射方法制备了单晶Fe_3O_4超薄膜,系统研究了厚度（3~30nm）对薄膜磁性的影响。X射线衍射证明了Fe_3O_4单晶薄膜是（220）晶向,（220）衍射峰的半高全宽和晶格常数随薄膜厚度的下降而增大。磁性测量观察到了清晰的磁滞回线,饱和磁化强度达400×103 A/m。低温电阻率测量证实了薄膜在120K温度附近发生了导体向绝缘体的Verwey转变。利用原子力显微镜观察到Fe_3O_4薄膜的表面粗糙度非常低,适用于纳米尺度自旋电子学器件的开发。