氧化铝模板电沉积一维纳米线阵列及其性能研究

论文摘要

本论文采用二次阳极氧化的方法制备了高度有序的多孔氧化铝模板,基于氧化铝模板,采用电化学沉积的方法分别制备了Ni、Co、CoPt等磁性金属和合金纳米线阵列,并对影响其结构和性能的相关因素进行了研究和探讨。1、采用二次阳极氧化法在草酸溶液中制备了孔径为70nm的多孔氧化铝模板,对其形貌进行表征(SEM)并分析其生长机理。2、采用电化学方法在多孔氧化铝模板中沉积Ni纳米线阵列,研究了沉积电压和沉积液pH值对纳米线阵列的结构和磁学性能的影响,得到了沿[220]方向生长的单晶Ni纳米线,且单晶Ni纳米线阵列具有最大的矫顽力和矩形比,分别达1090Oe和0.91。磁性研究发现所有的Ni纳米线都具有明显的磁各向异性,易磁化方向平行于纳米线生长方向,改变沉积电压和沉积液的pH值会导致纳米线的晶体结构及生长取向发生变化。对沉积电压和溶液的pH值如何影响Ni的微结构和磁学性能的机理进行了探讨。3、分别采用脉冲电化学沉积和交流电沉积的方法在多孔氧化铝模板中沉积Co纳米线阵列。实验证实通过脉冲电沉积获得的Co纳米线具有更好的结晶性,更大的矫顽力和矩形比(2118Oe,0.81)。进一步对脉冲电沉积条件下获得的纳米线进行研究,得到了fcc与hcp相混合的多晶结构,同时发现选择适当的沉积频率,沉积电压以及合适的pH值有助于获得沿[1010]方向生长的单晶Co纳米线,我们发现Co纳米线阵列的磁学性能与其微观结构紧密相关,并对其原因做出了分析。4、通过脉冲电沉积制备CoPt合金纳米线阵列,研究沉积液组分与浓度、不同电沉积参数等对纳米线结构和磁性能的影响,并对纳米线进行后续退火处理发现,退火后纳米线结晶性变好,晶粒长大,但没有出现有序化相变,纳米线易轴方向的矫顽力变差,我们对其相应的磁性能变差的原因进行了探讨。实验制得的纳米线阵列都呈一维有序阵列排布,纳米线直径均一,且具有很大的长径比,导致纳米线都具有很明显的磁各向异性,易磁化轴都是垂直于膜面的,这对用作高密度垂直磁记录材料有着很重大的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米材料的定义及分类
• 1.3 一维纳米材料的应用现状
• 1.4 一维纳米阵列的制备方法
• 1.4.1 模板内制备一维纳米阵列的方法
• 1.5 本课题的研究目的及研究内容
• 第二章 多孔氧化铝模板的制备
• 2.1 氧化铝模板研究现状
• 2.2 AAO模板的结构特点
• 2.3 AAO模板的成膜机理
• 2.4 AAO模板的制备
• 2.4.1 实验装置及实验药品
• 2.4.2 实验步骤
• 2.5 结果与表征
• 第三章 Ni纳米线阵列的制备
• 3.1 引言
• 3.2 Ni纳米线阵列制备方法及条件
• 3.3 Ni纳米线阵列的形貌
• 3.3.1 沉积电压对纳米线阵列的影响
• 3.3.2 沉积液的pH值对纳米线阵列的影响
• 3.4 小结
• 第四章 Co纳米线阵列的制备
• 4.1 直流脉冲电化学沉积Co纳米线阵列
• 4.1.1 沉积频率对纳米线阵列的影响
• 4.1.2 沉积液pH值对纳米线阵列的影响
• 4.1.3 沉积电压对纳米线阵列的影响
• 4.2 交流电沉积Co纳米线阵列
• 4.2.1 实验方法及条件
• 4.2.2 结果与表征
• 小结
• 第五章 CoPt纳米线阵列的制备与表征
• 5.1 CoPt纳米线阵列的制备与表征
• 5.1.1 CoPt纳米线阵列表征结果
• 5.1.2 退火后CoPt纳米线阵列的研究
• 5.2 目前研究存在的困难
• 结论
• 附录
• 参考文献
• 致谢