一維納米結構的制備以及磁性的理論和實驗的研究.pdf

1、最近十幾年以來，由于磁性一維(1D)納米材料具有一些特異的物理、化學性質，使得其在磁存儲器件、自旋電子器件方面具有極大的應用潛力，同時磁性一維納米結構易有序操縱，易建立理論模型具有重要的科學研究意義，已經(jīng)引起廣泛關注。特別是一維磁性納米結構相關技術得到了迅速的發(fā)展，先后開發(fā)出來了各種各樣的制備方法，例如自組裝方法、電子束或離子束刻蝕方法等。
　　本論文以兩種一維磁性納米結構作為研究對象，一維緊縮的坡莫合金納米線和一維自組裝的Fe3

2、O4顆粒鏈，分別在理論和實驗上對其磁輸運相關的性質，得到主要結果如下:
　　1、針對自旋電子學中新效應電流驅動疇壁位移和彈道巨磁電阻效應的研究背景，選擇坡莫合金構成的納米緊縮器件為研究對象，研究了不同緊縮器件的自旋的分布和磁疇壁的形成條件。
　　(1)通過電子束曝光的方法，采用2次曝光的技術成功地制備了漸變的緊縮的納米線器件。在規(guī)避了電子的近鄰作用，采用設計尺寸和曝光劑量達到了不同尺寸的納米點接觸寬點。
　　(2)研究

3、發(fā)現(xiàn)疇壁形成和點接觸寬度相關，在80nm的點接觸寬度下成功的觀察到緊縮的納米線點接觸處捕捉到的形態(tài)簡單而尖銳的磁疇壁，當寬度變?yōu)?60nm時，點接觸處自旋呈現(xiàn)單疇結構。
　　(3)采用微磁學軟件，以尋找在突變的緊縮納米線中心產(chǎn)生磁疇壁的幾何尺寸為目標，研究了在緊縮納米線中心處形成的條件及其規(guī)律。為實驗研究提供了指導。
　　2、在KNO3氧化Fe(OH)2凝膠的法制備的過程中，通過外加合成誘導磁場我們成功實現(xiàn)了Fe3O4鏈狀結

4、構在磁場誘導下的自組裝，通過調節(jié)外磁場的強度和添加乙二醇實現(xiàn)了不同長徑比的調控。借助外加排列磁場的誘導成功地將顆粒鏈在硅片上有序的排列。對顆粒鏈的結構和磁性的系統(tǒng)研究的結果如下:
　　(1)結合XRD和Raman測量結果，確定樣品是純相的Fe3O4，通過磁滯回線對一維Fe3O4顆粒鏈進行了磁性研究，顯示了一維Fe3O4顆粒鏈具有明顯的形狀磁各向異性，并且顆粒鏈的形狀磁各向異性隨著合成磁場的增加而增大。由XMCD測量，發(fā)現(xiàn)B位上的F

5、e2+和Fe3+的比例隨著誘導磁場的變化而發(fā)生變化。推測原因可能是外加的合成磁場的影響。
　　(2)首次成功制備了單根一維Fe3O4顆粒鏈器件，并對其輸運性質進行了研究。發(fā)現(xiàn)電流在210μA處有大幅度的電阻突變，電阻率從1.29×10-4Ωm變到0.96×10-4Ωm，我們認為是顆粒間形成的疇壁，當電流推動了疇壁的運動導致的自旋角動量轉移所致。同步輻射XPEEM對磁疇的測量以及微磁學模擬成功的證明了我們的推斷。
　　(3)實