FePt纳米结构及FePt-无机介质复合体系的制备与表征

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伴随着信息技术日新月异的发展,信息的存储显得至关重要。磁记录技术作为存储器件的主流之一,一直在不断革新。传统的工业磁性材料如CoPtCr,由于受到超顺磁效应的限制,已经满足不了日益发展的超高密度磁存储的要求。具有L10相的FePt/CoPt等材料,以其超高的磁晶各向异性能和良好的化学稳定性、抗氧化性等,受到人们的关注。本文以五羰基铁和乙酰丙酮铂作为原料,用溶液法合成了FePt纳米颗粒、FePt纳米线等结构。同时,为了解决FePt纳米颗粒在高温退火中的团聚问题,制备了几种FePt-无机介质(FePt-MgO, FePt-TiO2和FePt-SiO2)复合体系,通过XRD, TEM、VSM等分析表征手段,对结构、形貌以及磁性能进行了较深入的表征。本论文主要的工作进展如下:1.利用溶液法合成了FePt纳米颗粒,通过改变反应条件(反应温度和反应物的初始摩尔比),可以确定合成的最佳条件。在反应温度220℃,Fe-Pt初始摩尔比例为2:1时,合成出的fcc相的FePt纳米颗粒,化学计量比接近1:1,粒径在4nm左右,具有很好的单分散性。高温退火后,有序度为0,96,表现出较好的磁性,矫顽力在70000e以上,但颗粒团聚严重。2.控制反应条件,将溶剂换成油胺和十六烷,在180℃成功地合成出长度在40~100nm、宽度在2nm左右的FePt纳米线。通过改变溶剂油胺和十六烷的比例,可以改变纳米线的长度,但宽度保持不变。对纳米线的晶格和元素组成进行了分析,Fe-Pt原子比例为0.54:0.46。由于退火中L10相变不完全,导致有大量的软磁相存在,因而退火后的FePt纳米线测出的矫顽力较小。3.采用亲水性的FePt纳米颗粒,结合溶胶凝胶法,成功制备了FePt-MgO. FePt-TiO2和FePt-SiO2复合体系。发现高温退火后,无机介质的基体,有效地防止了FePt颗粒的团聚,保持了良好的分散性,而且复合薄膜中的FePt颗粒同样发生了有效的L10相变,但与纯的FePt颗粒相比,化学有序度参数S下降,大致在0.6~0.8范围。系统研究了FePt浓度和氧化物溶胶pH值对FePt-无机介质复合体系的结构和磁性能的影响。发现FePt浓度和前驱体pH值对复合体系的磁性能有着明显的影响,对FePt-MgO体系而言,当FePt:MgO=1:2pH值为7的时候,测得矩形度较好的磁滞回线,矩形度为64.4%,具有最高的矫顽力为46640e,且FePt颗粒在复合薄膜中表现出较好的分散性。FePt-TiO2复合体系,在酸性条件下(pH值为5.5),FePt:TiO2=1:2时,获得了与FePt-MgO体系相近的的分散性和磁性能,矫顽力为44360e。FePt-SiO2复合体系,pH=9时,矫顽力达到了33000e左右,工艺和性能有待于进一步优化。
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