【摘要】：磁場(chǎng)力顯微鏡(MFM)是一種基于原子力顯微鏡(AFM)的在納米尺度下對(duì)物質(zhì)表面形貌和磁性參數(shù)進(jìn)行表征的儀器,目前普遍應(yīng)用的磁場(chǎng)力顯微鏡主要采用基于微懸臂結(jié)構(gòu)的力傳感器。針對(duì)傳統(tǒng)磁場(chǎng)力顯微鏡普遍采用的二次掃描工作模式所存在的缺陷,本文從磁場(chǎng)力顯微鏡探針的制備入手,采用基于鐵磁微絲探針的qPlus力傳感器對(duì)磁場(chǎng)力顯微鏡進(jìn)行了相關(guān)研究。軟磁材料具有易被磁化又易被退磁的特性,非晶態(tài)軟磁合金材料具有長(zhǎng)程無(wú)序、短程有序的結(jié)構(gòu)。其具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度,此外由于不存在位錯(cuò)和晶界,其磁導(dǎo)率較高而矯頑力較低。其磁學(xué)性能滿足各向同性。本文根據(jù)創(chuàng)新磁場(chǎng)力顯微鏡工作模式的需求,結(jié)合其材料特性,選用一種非晶鐵磁微絲材料作為探針原料。首先,本文采用電化學(xué)刻蝕的方法制備探針,非晶鐵磁微絲材料體系內(nèi)部自由能較高,熱力學(xué)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,在加熱條件下會(huì)有結(jié)晶化的傾向。而聚焦離子束刻蝕,激光刻蝕等方法在制備探針時(shí)普遍伴隨著高溫,極易破壞非晶鐵磁微絲的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其次,本文以交流電脈沖,采用上懸液滴倒置探針的結(jié)構(gòu)為方法制備探針。通過(guò)自主搭建的電化學(xué)刻蝕探針設(shè)備,研究了相關(guān)電化學(xué)參數(shù)對(duì)探針形貌的影響。然后在大量刻蝕試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)表征分析總結(jié)出了一套最佳制備工藝:刻蝕溶液選取2M的KCl溶液,刻蝕電壓6V,交流電頻率500Hz,停止相位90度,控制插入深度為30μm。最后,將制備得到的探針通過(guò)金相顯微鏡,自制的場(chǎng)發(fā)射設(shè)備監(jiān)測(cè)。將尖端直徑尺寸小于100nm的探針與石英音叉粘結(jié),在自制的傳感器組裝平臺(tái)上制備得到qPlus力傳感器,對(duì)其進(jìn)行磁極翻轉(zhuǎn)的功能驗(yàn)證后,把非晶鐵磁微絲探針應(yīng)用到課題組自主搭建的原子力顯微鏡上。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文，在具體操作過(guò)程中磁力顯微鏡通常采用二次掃描(Two-Pa大部分商用磁場(chǎng)力顯微鏡系統(tǒng)所采用的技術(shù)。模式原理如圖 1-1 所示，探針在樣品表面掃描兩次。首先將過(guò)范德華力等近場(chǎng)作用實(shí)現(xiàn)第一次掃描，獲得并記錄樣品的著由第一次掃描獲得的樣品表面形貌并將探針提高 20-50n時(shí)探針與樣品間距離較遠(yuǎn)，范德華力等短程作用力可以忽略作用力成為主要的信號(hào)來(lái)源，進(jìn)而獲得相應(yīng)的磁疇分布信息

力等近場(chǎng)作用實(shí)現(xiàn)第一次掃描，獲得并次掃描獲得的樣品表面形貌并將探針提樣品間距離較遠(yuǎn)，，范德華力等短程作用為主要的信號(hào)來(lái)源，進(jìn)而獲得相應(yīng)的磁圖 1-1 磁場(chǎng)力顯微鏡二次掃描模式示意圖廣泛的應(yīng)用在空氣、液體、真空、低溫磁疇分布，如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TN16

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本文編號(hào)：2640979