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对磁纳米颗粒系统中的交换偏置效应的研究是当前自旋电子学领域的研究热点问题。由于交换偏置效应可以很好的解决微型存储器件中的超顺磁现象,所以铁磁/反铁磁纳米颗粒系统的交换偏置效应的研究显得非常重要,它将为研究新一代自旋电子器件奠定物理基础。本论文主要选择单相的MnO纳米颗粒,氧化合成的MnO/Mn3O4纳米颗粒作为研究对象,结合XRD,TEM,HRTEM,MPMS和PPMS等实验技术对纳米颗粒的磁性进行表征,运用相关配套知识对实验结果进行理论分析和推断和线性拟合。
(1)我们首先合成了制备MnO颗粒所需的前驱体油酸锰。利用油酸锰,十八烯,油酸我们合成了MnO纳米颗粒。利用抽真空,充入惰性气体氮气等方法,我们很好地控制了MnO纳米颗粒的相结构,使得我们合成的MnO纳米颗粒是纯相的。为了验证,我们做了XRD,TEM和HRTEM等测试,从数据分析得出我们得到了良好的MnO纳米颗粒。我们对MnO纳米颗粒做了交换偏置测试,观察了它的交换偏置效应,利用交换偏置和高分辨电镜详细分析了MnO纳米颗粒的相结构,猜测纳米颗粒表面形成一层自旋玻璃相。结合交流磁化率这一特殊手段,证明MnO纳米颗粒表面确实形成了自旋玻璃相。
(2)利用合成好的MnO纳米颗粒,我们加入弱氧化剂TMNO把MnO纳米颗粒氧化成了MnO/Mn3O4的核壳结构纳米颗粒。我们对系列不同氧化下合成的MnO/Mn3O4核壳结构纳米颗粒进行了XRD测试,发现从低温往高温MnO纳米颗粒表面逐渐被氧化成Mn3O4,且随着温度升高,厚度在不断增加,并最终被氧化成Mn3O4纳米颗粒。通过对核壳结构的MnO/Mn3O4纳米颗粒交换偏置的测量我们发现,我们利用温度对交换偏置实现了调控。随着氧化温度的升高,交换偏置场先增大后降低,并有一个最大值出现。我们研究了MnO/Mn3O4纳米颗粒的交换偏置场随冷却场的变化关系,并和单相的MnO纳米颗粒的交换偏置随冷却场的变化关系进行对比。我们还研究了MnO/Mn3O4纳米颗粒的交换偏置息息相关的磁锻炼效应,并用公式进行了拟合。