【摘 要】
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磁场力显微镜(MFM)是一种基于原子力显微镜(AFM)的在纳米尺度下对物质表面形貌和磁性参数进行表征的仪器,目前普遍应用的磁场力显微镜主要采用基于微悬臂结构的力传感器。针对传统磁场力显微镜普遍采用的二次扫描工作模式所存在的缺陷,本文从磁场力显微镜探针的制备入手,采用基于铁磁微丝探针的qPlus力传感器对磁场力显微镜进行了相关研究。软磁材料具有易被磁化又易被退磁的特性,非晶态软磁合金材料具有长程无序
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磁场力显微镜(MFM)是一种基于原子力显微镜(AFM)的在纳米尺度下对物质表面形貌和磁性参数进行表征的仪器,目前普遍应用的磁场力显微镜主要采用基于微悬臂结构的力传感器。针对传统磁场力显微镜普遍采用的二次扫描工作模式所存在的缺陷,本文从磁场力显微镜探针的制备入手,采用基于铁磁微丝探针的qPlus力传感器对磁场力显微镜进行了相关研究。软磁材料具有易被磁化又易被退磁的特性,非晶态软磁合金材料具有长程无序、短程有序的结构。其具有较高的机械强度和硬度,此外由于不存在位错和晶界,其磁导率较高而矫顽力较低。其磁学性能满足各向同性。本文根据创新磁场力显微镜工作模式的需求,结合其材料特性,选用一种非晶铁磁微丝材料作为探针原料。首先,本文采用电化学刻蚀的方法制备探针,非晶铁磁微丝材料体系内部自由能较高,热力学结构不稳定,在加热条件下会有结晶化的倾向。而聚焦离子束刻蚀,激光刻蚀等方法在制备探针时普遍伴随着高温,极易破坏非晶铁磁微丝的内部结构。其次,本文以交流电脉冲,采用上悬液滴倒置探针的结构为方法制备探针。通过自主搭建的电化学刻蚀探针设备,研究了相关电化学参数对探针形貌的影响。然后在大量刻蚀试验的基础上,通过表征分析总结出了一套最佳制备工艺:刻蚀溶液选取2M的KCl溶液,刻蚀电压6V,交流电频率500Hz,停止相位90度,控制插入深度为30μm。最后,将制备得到的探针通过金相显微镜,自制的场发射设备监测。将尖端直径尺寸小于100nm的探针与石英音叉粘结,在自制的传感器组装平台上制备得到qPlus力传感器,对其进行磁极翻转的功能验证后,把非晶铁磁微丝探针应用到课题组自主搭建的原子力显微镜上。
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