【摘要】：磁場力顯微鏡(MFM)是一種基于原子力顯微鏡(AFM)的在納米尺度下對物質表面形貌和磁性參數(shù)進行表征的儀器,目前普遍應用的磁場力顯微鏡主要采用基于微懸臂結構的力傳感器。針對傳統(tǒng)磁場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力傳感器對磁場力顯微鏡進行了相關研究。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程無序、短程有序的結構。其具有較高的機械強度和硬度,此外由于不存在位錯和晶界,其磁導率較高而矯頑力較低。其磁學性能滿足各向同性。本文根據(jù)創(chuàng)新磁場力顯微鏡工作模式的需求,結合其材料特性,選用一種非晶鐵磁微絲材料作為探針原料。首先,本文采用電化學刻蝕的方法制備探針,非晶鐵磁微絲材料體系內部自由能較高,熱力學結構不穩(wěn)定,在加熱條件下會有結晶化的傾向。而聚焦離子束刻蝕,激光刻蝕等方法在制備探針時普遍伴隨著高溫,極易破壞非晶鐵磁微絲的內部結構。其次,本文以交流電脈沖,采用上懸液滴倒置探針的結構為方法制備探針。通過自主搭建的電化學刻蝕探針設備,研究了相關電化學參數(shù)對探針形貌的影響。然后在大量刻蝕試驗的基礎上,通過表征分析總結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金相顯微鏡,自制的場發(fā)射設備監(jiān)測。將尖端直徑尺寸小于100nm的探針與石英音叉粘結,在自制的傳感器組裝平臺上制備得到qPlus力傳感器,對其進行磁極翻轉的功能驗證后,把非晶鐵磁微絲探針應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)大學工程碩士學位論文，在具體操作過程中磁力顯微鏡通常采用二次掃描(Two-Pa大部分商用磁場力顯微鏡系統(tǒng)所采用的技術。模式原理如圖 1-1 所示，探針在樣品表面掃描兩次。首先將過范德華力等近場作用實現(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時探針與樣品間距離較遠，范德華力等短程作用力可以忽略作用力成為主要的信號來源，進而獲得相應的磁疇分布信息

力等近場作用實現(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，，范德華力等短程作用為主要的信號來源，進而獲得相應的磁圖 1-1 磁場力顯微鏡二次掃描模式示意圖廣泛的應用在空氣、液體、真空、低溫磁疇分布，如圖 1-2 所示。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.1;TN16

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本文編號：2640979