Fe系合金/稀土氧化物低维纳米阵列结构电化学组装及磁光性能研究

本项目在前期工作所发现特殊巨磁阻效应基础上，电化学组装稀土氧化物包覆Fe系合金纳米阵列结构并进行其磁阻及光学性能研究，旨在发掘低维纳米阵列结构复合材料中磁光性能集成化新效应并研究其电化学机理，进而建立复合材料各原子比、磁光性能新效应及各原子析出行为三者之间的理论模型，用以控制与组装具有磁光性能新效应的低维复合纳米材料可控生长。具体研究内容包括：①电化学组装低维Y2O3:Eu3+ 、Gd2O3:Eu3+包覆不同原子比的FeNi、FeCoNi合金纳米阵列结构材料并研究它们的磁阻及光学性质。②利用电化学分析手段研究具有磁光性能新效应的复合纳米材料电化学机理。③建立复合材料原子比、磁光性能新效应及各原子电化学析出行为三者之间的理论模型并根据理论模型设计、控制具有磁光性能新效应的低维复合纳米阵列结构复合材料生长。

本项目电沉积稀土/Fe系合金纳米阵列结构并进行其磁学及磁光性能研究，旨在利用稀土元素（Y、Eu、La）的光学性质与过渡族金属（Fe、Co、Ni）的磁学性质发掘低维纳米阵列结构复合材料中磁光性能集成化效应。实验研究以聚碳酸酯膜为模板，利用电沉积方法首次制备了Y系（Y-Fe、Y-Fe-Co、Y-Fe-Ni、Y-Fe-Co-Ni）、Eu系（Eu-Fe、Eu-Co、Eu-Ni、Eu-Fe-Co、Eu-Co-Ni、Eu-Fe-Ni）、La系（La-Fe、La-Fe-Co、La-Fe-Ni、La-Fe-Co-Ni）合金纳米线阵列结构，对其进行了SEM、XRD表征及磁滞回线、磁光克尔效应等性能测试，并电沉积制备中分析了电沉积溶液离子浓度、电流强度、电沉积时间、溶液pH值等因素对Y、Eu、La与过渡族金属共沉积的影响，以及研究了Y、Eu、La与Fe、Co、Ni各原子在电沉积溶液中的析出行为。. 本项目所制备的Y系、Eu系、La系合金纳米线阵列结构微观形貌（SEM）分析结果表明，合金纳米线长度约最大达到5μm，直径为100nm左右，表面光滑，均匀，其长度与直径分别依赖于聚碳酸酯膜孔径及膜厚。XRD分析结果表明所制备的系列合金纳米线大多为为非晶态结构。所制备Y8.85-Fe91.15合金纳米线磁性分析表明，平行于纳米线与垂直于纳米线方向矫顽力Hc分别为160.11 Oe与81.18Oe，其克尔旋转角为33mdeg，磁各向异性与静磁相互作用的竞争导致易磁化轴为垂直于纳米线的长轴方向，随着合金纳米线中Y元素含量的增加，矫顽力逐渐降低。所制备Eu9.09-Fe90.91合金纳米线磁性分析表明平行于纳米线与垂直于纳米线方向矫顽力Hc分别为173.91 Oe与85.78Oe，其克尔旋转角为33mdeg。在Y-Fe、Eu-Fe等二元合金纳米线阵列结构中发现的磁光克尔效应，矩形比适中，收集信号较为敏感，适合用于磁光薄膜开关一类材料。