【摘要】：隨著科技的進(jìn)步,納米材料逐步進(jìn)入人們的視野,為了提高產(chǎn)品的性能,人們對影響性能的因素-材料的結(jié)構(gòu),進(jìn)行了深入研究。氧化鉭,作為寬帶隙金屬氧化物,具有良好的光電性能,成為本文的首選。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn),人們對氧化鉭的研究大多集中在電學(xué)方面,對磁性的研究很少。而對于Ta_2O_5薄膜在室溫下顯現(xiàn)鐵磁性的原因也是眾說紛紜。為了對這一問題做出合理解釋,本文采用了磁控濺射的手法制備出氧化鉭,并采用XRD、FE SEM、EDS、MPMS和PPMS等設(shè)備對其形貌和磁性機(jī)理等進(jìn)行了研究。具體結(jié)果如下:(1)采用二次陽極氧化的方法制備出了有序多孔的氧化鋁(AAO),然后以氧化鋁為基底,采用磁控濺射的方法制備出有序多孔Ta_2O_5薄膜。由于不同的條件下,制備出的樣品不同,所以本文研究了不同氧氣流量、不同基溫、不同濺射時間對樣品的影響。結(jié)果顯示,基底溫度對樣品的制備沒有很大的影響。通過SEM對樣品的形貌表征,發(fā)現(xiàn)隨著濺射時間的增加,Ta_2O_5薄膜的孔徑減小,厚度增加。并得到了制備純的有序多孔Ta_2O_5薄膜的最佳條件。(2)研究了樣品的磁性與制備條件之間的關(guān)系。通過MPMS和PPMS表征,發(fā)現(xiàn)在室溫下Ta_2O_5薄膜具有鐵磁性。隨著氧氣流量的增多,樣品的磁性先增大后減小。施加垂直于膜表面磁場的樣品的磁性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于施加平行于膜表面磁場的樣品的磁性,這一結(jié)果說明Ta_2O_5薄膜具有磁各向異性。與此同時,隨著濺射時間的增加,樣品的飽和磁化強(qiáng)度逐漸減小。(3)研究了樣品的磁性與退火環(huán)境之間的關(guān)系。為了研究氧空位對樣品的磁性是否產(chǎn)生影響。對樣品進(jìn)行了退火處理及PL譜的測試。分別測試了不同的退火環(huán)境,不同的退火時間對樣品的影響。在空氣、真空中進(jìn)行退火,并與未處理的樣品進(jìn)行比較,結(jié)果表明經(jīng)真空退火后樣品的磁性增加,經(jīng)空氣退火后樣品的磁性減弱。這一結(jié)果與PL譜相符合,說明Ta_2O_5薄膜的磁性與氧空位有關(guān)。為了再次證實這一結(jié)論,將樣品在空氣退火不同的時間。結(jié)果顯示,隨著退火時間的增加,樣品的磁性逐漸減弱,與前者相符。并對樣品的磁性與溫度關(guān)系進(jìn)行了測試和擬合,得出Ta_2O_5薄膜的鐵磁性是符合自旋波理論的,其磁性的起源是與鐵、鈷、鎳類似的。文章最后,對Ta_2O_5薄膜的鐵磁性機(jī)理進(jìn)行了解釋。其磁特性不僅與材料特殊的多孔結(jié)構(gòu)有關(guān),還與捕獲一個電子的氧空位密切相關(guān)。利用這一特性可在實驗過程中,通過控制氧空位的多少實現(xiàn)對Ta_2O_5薄膜磁性的定量調(diào)控,制備符合條件的樣品。
【圖文】：

溶液(高氯酸和無水乙醇)中進(jìn)行拋光，保持電流穩(wěn)定在 1A 左右，去除 Al 片的表面存在污漬和氧化層。在拋光進(jìn)行中為保持溶液溫混合溶液的燒杯放到清水中冷卻。鋁片表面余留的拋光液，，將鋁片用鑷子取出，放入去離子水中將其用丙酮和無水乙醇對其進(jìn)行 3-5 min 的超聲清洗。為了防止鋁片在將有劃痕的一面置于上側(cè)。此外，使用丙酮對鋁片進(jìn)行清洗的時候超聲清洗應(yīng)在密閉的條件下進(jìn)行。陽極氧化應(yīng)進(jìn)行的實驗裝置圖。將經(jīng)過預(yù)處理的鋁片接在穩(wěn)壓電源的正極一定比例的草酸溶液中進(jìn)行一次氧化處理。施加 45 V 的電壓，使小時的氧化。此處應(yīng)注意，將進(jìn)行處理的鋁片放置好后，應(yīng)先觀察若有氣泡應(yīng)先進(jìn)行排氣泡處理，后繼續(xù)試驗。

再次進(jìn)行氧化處理。將得到的樣品放于t%磷酸)中浸泡 12 小時，取出樣品，先后置于去離子的混合溶液�；�.1 所示的裝置中，再次進(jìn)行氧化，操作步驟不變，保 2 小時。再次將樣品進(jìn)行清洗，放置晾干。至此得射法理氣相沉積的一種，因其具有操作過程中溫度可以控力較好不易剝落等特點，磁控濺射法在當(dāng)代得到快速，將金屬鉭沉積在得到的 AAO 模板上，得到多孔氧原理
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ135.13;TB383.2

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