交換偏置起源于鐵磁-反鐵磁材料界面的交換耦合作用,被廣泛應(yīng)用于各種磁電阻器件。隨著器件小型化的發(fā)展,對交換偏置納米體系的研究也變得越來越重要,因此本論文的前兩個(gè)工作是在不同直徑的陽極氧化鋁（AAO）模板背面納米點(diǎn)陣上生長了兩種交換偏置納米結(jié)構(gòu):Ir Mn/CoFe水平交換偏置多層膜和[Pt/Co]₅/IrMn垂直交換偏置多層膜,并研究了尺寸效應(yīng)對交換偏置納米體系矯頑力和交換偏置場的影響。同時(shí),本論文的后兩個(gè)工作也是以AAO為模板,用電化學(xué)沉積技術(shù)和溶膠凝膠法生長了單相和復(fù)合核殼結(jié)構(gòu)的磁性納米線,并對其磁化翻轉(zhuǎn)特性和熱穩(wěn)定性等問題進(jìn)行了詳細(xì)的研究,該部分工作的開展為將來發(fā)展高密度磁記錄介質(zhì)或多功能磁電子器件提供了理論依據(jù)。具體來說,本論文的研究工作分為以下四個(gè)方面:（1）在三種不同尺寸（20 nm、70 nm和100 nm）的AAO模板背面納米點(diǎn)陣上沉積了IrMn/CoFe面內(nèi)交換偏置多層膜,探討了納米點(diǎn)尺寸對薄膜矯頑力和交換偏置場的影響。形貌分析結(jié)果表明,沉積過程中陰影效果導(dǎo)致了磁性薄膜在襯底上分布不均勻:納米點(diǎn)上厚,納米點(diǎn)之間（山谷區(qū)）薄。磁性測量結(jié)果顯示,隨著... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

左為中國早期辨別方向的儀器司南，右為十五世紀(jì)葡萄牙水手的羅盤[1]

圖 1.4 左為磁性納米顆粒隨著尺寸增加從超順磁到單疇到多疇的變化，右為不同成分的磁性納米顆粒的最大單疇和超順磁直徑[15]。磁性納米顆粒廣泛存在于自然界中，很多生物體如蜜蜂、鴿子和大馬哈魚的大腦中都含有磁性 Fe3O4納米顆粒，當(dāng)它們遷徙時(shí)這些磁性顆粒能起到導(dǎo)航的作用[36]。靜磁細(xì)菌生活在黑暗的環(huán)境中，其體內(nèi)含有直徑為 40-100nm 的 Fe3O4顆粒鏈用來垂直定位[37]。除了這些自然存在的形態(tài)外，磁性納米顆粒廣泛的應(yīng)用價(jià)值也激發(fā)了人們的研究熱情，不斷探索和優(yōu)化磁性納米顆粒的合成制備方法以及表面功能化以適應(yīng)特定的要求。總的來說，磁性納米顆粒的制備方法可以分為兩大類：物理方法和化學(xué)方法，當(dāng)然有時(shí)也可能兩種混合使用。常見的物理方法有分子束外延[38]和磁控濺射[39,40]。近些年人們也不斷嘗試新的制備技術(shù)包括激光聚焦中性原子沉積[41]，用電子

人們已經(jīng)開發(fā)了多種方法來合成一維的磁性納米材料，常見的物理和化學(xué)方法有：納米光刻技術(shù)[42, 78]、模板法[79-86]、熱分解有機(jī)金屬前驅(qū)體法[87]、氣-液-固相(VLS)生長法[88, 89]、溶劑熱法[90]、靜電紡絲[91]等。此外，隨著生物科技的發(fā)展，新的合成方法不斷出現(xiàn)。例如，Ipsita A. Banerjee 等（2005）報(bào)道了一種利用細(xì)菌產(chǎn)生的磁性納米晶合成磁性納米管的新方法[92]。其制備流程如圖 1.8所示：將從細(xì)菌體內(nèi)提取出的 Fe3O4磁性納米晶自組裝到肽納米管的內(nèi)部，形成磁性納米管。該方法具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，可以通過控制納米晶的形貌和在肽管中的結(jié)合位置來調(diào)節(jié)納米管的磁性。其次，細(xì)菌產(chǎn)生的磁性納米晶表面包裹著脂質(zhì)雙層膜，其和肽納米管具有很好的親和性，可以自組裝到肽管內(nèi)部。類似的，Sachin N. Shah 等（2016）以煙草花葉病毒為模板，在非常溫和的條件下合成了Fe3O4納米管[93]。


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