多层纳米线透射电子显微术分析和磁性研究
多层纳米线以其特有的结构在基础物理研究和纳米器件应用领域具有重要的价值。透射电子显微镜(TEM)具有全面表征和分析纳米单体的功能,对多层纳米线阵列和单根多层纳米线微纳尺度下结构和成份的研究将为探讨纳米线阵列的磁性和形貌之间的关系,以及单根多层纳米线的电学和磁学性质奠定基础,这有助于推动纳米器件和磁记录材料的进步。本论文利用阳极氧化铝(AAO)模板和双脉冲电化学沉积法制备了NiCu/Cu、 NiFe/Cu和NiCo/Cu多层纳米线。首先对NiCu/Cu、NiFe/Cu和NiCo/Cu多层纳米线进行了TEM分析,利用高分辨场发射透射电子显微镜的透射电子显微模式(TEM)、扫描透射电子显微模式(STEM)以及高分辨透射电子显微像(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、会聚束电子衍射(CBED)、X射线能谱(EDX)点线面元素分析等功能分析了多层纳米线的生长状态、元素分布、化学组成以及多层界面的性质。其次通过振动样品磁强计(VSM)测量了NiCu/Cu、NiFe/Cu及NiCo/Cu多层纳米线阵列的磁性。多层纳米线连续生长、表面平滑,平均直径在40nm到50nm,呈现多晶结构。磁性层呈棒状或片状,非磁性层的厚度为5-15nm。对于非磁性层厚度小于10nm的NiCu/Cu纳米线,NiCu层和Cu层之间存在过渡层,其长度平均为1.5nm,且在Cu层两侧形貌差别大。多根NiFe/Cu多层纳米线平行排列的趋势明显,相邻纳米线的NiFe层和Cu层的生长周期高度一致,NiFe/Cu多层纳米线的化学组成为(Ni6oFe4o/Cu)n,磁性层长宽比为1。NiCo/Cu多层纳米线磁性层长宽比为3,Ni在磁性层中均匀分布；Co在磁性层中的一端出现含量陡增,Cu的厚度约为20nm,其化学组成为(Ni80Co20/Cu)n。影响多层纳米线磁化状态的因素主要包括纳米线的形状各向异性、磁晶各向异性、非磁性层的尺度、当外加磁场垂直于纳米线阵列时在相邻磁性层和相邻纳米线之间产生的偶极相互作用场。
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