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本文采用等离子体电弧放电法制备了Mn氧化物包覆的MnGa纳米颗粒,采用真空快淬技术及真空退火工艺制备了不同Mn含量的MnGa快淬薄带,采用直流和射频磁控溅射法制备了MnGa薄膜、CuNi/NiO和CuNi/NiO/Fe多层膜。利用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、超导量子干涉仪(SQUID)、综合物性测量系统(PPMS)等手段研究了样品的物相组成及相转变、微观形貌、磁性及电输运性质。 通过等离子电弧放电法制备了Mn氧化物包覆的MnGa纳米颗粒。研究了纳米颗粒的结构和磁性。通过物相分析和形貌表征可知,纳米颗粒为壳核结构并由多相组成,外壳的成分主要是反铁磁性的MnO相,核中包含铁磁性的Mn8Ga5相(ζ相)、亚铁磁性的D022-Mn3Ga相以及反铁磁性的D019-Mn3Ga相。纳米颗粒中共存的软磁相(ζ相)和硬磁相(D022-Mn3Ga相)之间在低温下出现脱耦合现象,随温度升高,脱耦合现象减弱,并在200 K以上消失。同时由于软硬耦合导致体系中出现正的矫顽力-温度关系。此外,由于铁磁相(亚铁磁相)与反铁磁相之间的交换耦合作用导致体系中出现了交换偏置效应。 采用原位加热的方式和直流和射频磁控溅射法在单晶Si(100)、Si/SiO2和康宁玻璃三种不同的基片上沉积了各向同性的MnGa薄膜,研究了不同的基片温度和薄膜厚度对MnGa薄膜磁性的影响机理,基片温度变化范围为200-500℃,薄膜厚度变化范围为10-50 nm。物相分析结果显示基片温度较低时,薄膜呈现非晶态,当温度升至450℃时,MnGa薄膜中形成了D022型和L10型结构。随着基片温度升高,Si/SiO2和玻璃基片上沉积的MnGa薄膜的矫顽力和饱和磁化强度均表现出先增加后减小的变化趋势,最大值出现在Ts=400-450℃时,MnGa薄膜的矫顽力和饱和磁化强度随薄膜厚度的变化展现出类似的趋势,最大值出现在t=30nm时。在相同基片温度和薄膜厚度情况下,相对于具有不同缓冲层的单晶Si(100)和玻璃基片,Si/SiO2基片上生长的MnGa薄膜具有更好的磁性能。 采用真空快淬法制备了名义成分为Mn60+xGa40-x(x=0,5,10,15)的薄带样品,并在400℃下对薄带样品进行了1小时的退火处理。研究退火后的快淬薄带的相转变、磁性及电输运性质。由于快淬设备中的辊具备转速高以及急速冷却的特点,导致熔融态合金在固化结晶之前经历了过冷态,而使得快淬薄带中同时存在高温亚稳相(Mn8Ga5相和D019-Mn3Ga相)和室温平衡相(L10-Mn1.86Ga相和D022-Mn3Ga相)。由于L10和D022型MnGa相的存在使x=5,10,15的样品表现出硬磁特性。反铁磁性的D019-Mn3Ga与亚铁磁性的D022-Mn3Ga之间存在交换耦合作用使得Mn70Ga30快淬薄带中出现交换偏置效应。将样品经过零场冷和场冷过程后,在0.2 kOe外场中测得磁化强度随温度的变化关系曲线。结果显示Mn60Ga40和Mn65Ga35快淬薄带的居里温度分别为125 K和185 K。并且发现Mn70Ga30样品中的D019-Mn3Ga相在Td=185 K下由六方结构畸变为正交结构。电输运性质测量结果显示Mn60+xGa40-x(x=5,10,15)快淬薄带为典型金属性。 采用直流磁控溅射法在650℃加热的基片上沉积了CuNi薄膜。研究了Cu含量不同时对CuNi层磁性的影响以及CuNi/NiO薄膜中交换偏置效应的影响。实验中采取在原位加热的基片上交替溅射Cu层与Ni层方法,利用Cu与Ni相互扩散形成了CuNi合金膜。磁性测量结果显示CuNi/NiO薄膜中的界面耦合类型为铁磁性。交换偏置场和矫顽力随温度减小而线性增大,但随着NiO厚度变化出现极大值。我们通过改变基片温度制备了CuNi/NiO和CuNi/NiO/Fe多层膜,并研究了薄膜中存在的界面和层间交换耦合作用。实验结果显示350℃下溅射的CuNi薄膜呈现类自旋玻璃态,室温和650℃下溅射的薄膜的磁滞回线呈现出单一磁体行为,而具有类自旋玻璃态的CuNi层与NiO(Fe)层之间的弱交换耦合作用使Cu/NiO/Fe薄膜的磁滞回线中出现台阶。