[發(fā)明專利]一種調(diào)控磁性納米環(huán)尺寸的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710190508.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN106917067A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭振剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津城建大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35;C23C14/58;B82Y40/00;H01F41/18;H01F41/30
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種調(diào)控磁性納米環(huán)尺寸的方法。

背景技術(shù)

納米尺寸的磁性材料在許多器件中發(fā)揮著越來越重要的作用。這種材料由于其各自獨(dú)特的形狀和尺寸決定了其內(nèi)在的磁化狀態(tài)和磁矩翻轉(zhuǎn)特性，在很多器件中起著重要作用。納米環(huán)作為一種非常特殊的納米材料，由于其幾何形狀上的高度對(duì)稱性和結(jié)構(gòu)上的自封閉性，表現(xiàn)出諸多的特殊性能，如電阻隨外場(chǎng)振蕩的Aharonov-Bhom效應(yīng)，對(duì)磁場(chǎng)或電場(chǎng)敏感的納米天線，具有類似核外電子的殼層能級(jí)結(jié)構(gòu)，近紅外區(qū)域頻率可調(diào)的表面等離子激元。如果引入磁性，納米環(huán)會(huì)呈現(xiàn)出更豐富的物理、化學(xué)性質(zhì)，例如其會(huì)形成兩種非常穩(wěn)定的磁狀態(tài)：渦旋態(tài)和雙疇?wèi)B(tài)，鐵磁性納米環(huán)中的量子輸運(yùn)性質(zhì)；鐵磁性納米環(huán)中的巨磁電阻效應(yīng)和自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)，以及用作垂直磁隨機(jī)存儲(chǔ)器單元等。這些特性使其在光、電、磁、催化、信息存儲(chǔ)和微波吸收等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。納米環(huán)的性能主要受到環(huán)的形貌、尺寸、組成以及質(zhì)量的影響。特別是納米環(huán)中的磁化狀態(tài)，例如渦旋態(tài)和雙疇?wèi)B(tài)，它們之間的變化取決于納米環(huán)內(nèi)外徑的大小和厚度以及材料本身的性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種調(diào)控磁性納米環(huán)尺寸的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種調(diào)控磁性納米環(huán)尺寸的方法，包括如下步驟：

步驟一：選取一種基片作為薄膜樣品的襯底，切割成長(zhǎng)10mm、寬10mm、厚0.5mm的大小；丙酮超聲波清洗10-15min，再用去離子水超聲波清洗10-15min，最后用無(wú)水乙醇超聲波清洗10-15min，清洗干凈后取出基片用高純氮?dú)獯蹈蓚溆茫?/p>

步驟二：選取一種聚苯乙烯微球乳液，按照乳液與去離子水體積比1:200進(jìn)行稀釋后，在超聲波清洗器中超聲分散10-15min，使聚苯乙烯微球充分分散；將分散好的聚苯乙烯微球溶液滴在步驟一中清洗干凈的基片上，放置干燥箱中干燥；

步驟三：待基片充分干燥后，將其放入磁控濺射腔內(nèi)，用磁控濺射方法先在基片上沉積非磁性過渡層，再沉積一層磁性薄膜，將基片放置于離子刻蝕儀器中，對(duì)薄膜進(jìn)行離子減薄；由于聚苯乙烯納米微球是有機(jī)材料，難以刻蝕，且聚苯乙烯微球?qū)涛g離子有散射效應(yīng)，所以聚苯乙烯微球?qū)?huì)對(duì)它下面的薄膜材料起到遮擋或保護(hù)作用，避免薄膜被高能離子完全刻蝕掉。而未被聚苯乙烯微球遮擋的部分，薄膜將會(huì)被完全刻蝕掉，所以在聚苯乙烯納米微球周圍會(huì)形成環(huán)狀的磁性納米結(jié)構(gòu)，即磁性納米環(huán)。聚苯乙烯微球根據(jù)需要與否，用丙酮溶液將其從基片上清洗掉，得到磁性納米環(huán)。

進(jìn)一步的，所述步驟二中的基片與水平面成15°角放置在干燥箱中干燥，干燥箱溫度維持在55℃。

進(jìn)一步的，所述磁性納米環(huán)的材料是鐵、鈷、鎳單質(zhì)鐵磁性金屬中的任意一種，或是以鐵、鈷、鎳為基體的鐵磁性合金材料中的任意一種，或是鐵磁性氧化物中的任意一種。

進(jìn)一步的，所述非磁性過渡層材料是非磁性金屬，非磁性絕緣體，或其他非磁性合金、氧化物材料。

進(jìn)一步的，所述基片材料為非磁性絕緣體材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該磁性納米環(huán)調(diào)控方法工藝簡(jiǎn)單，根據(jù)需求，通過控制聚苯乙烯微球的大小和非磁性層的厚度，可以制備各種尺寸和材質(zhì)的磁性納米環(huán)，滿足不同的試驗(yàn)需要和科學(xué)研究。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的可調(diào)控尺寸磁性納米環(huán)的制備方法示意圖。

圖2為本發(fā)明利用直徑200nm的聚苯乙烯微球和20nm非磁性過渡層制備磁性納米環(huán)的示意圖。

圖3為本發(fā)明利用直徑500nm的聚苯乙烯微球和20nm非磁性過渡層制備磁性納米環(huán)的示意圖。

圖4為本發(fā)明利用直徑500nm的聚苯乙烯微球和60nm非磁性過渡層制備磁性納米環(huán)的示意圖。

圖5基片上制備的單分散的直徑200nm的聚苯乙烯微球。

圖6利用直徑200nm的聚苯乙烯微球和20nm非磁性過渡層制備的鈷鐵磁性納米環(huán)。

圖7利用直徑500nm的聚苯乙烯微球和20nm非磁性過渡層制備的坡莫合金磁性納米環(huán)。

圖8利用直徑500nm的聚苯乙烯微球和60nm非磁性過渡層制備的坡莫合金磁性納米環(huán)。

具體實(shí)施方式