NiFe2O4薄膜的制备、结构和磁性研究

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铁酸盐是磁性器件的重要候选体系,可以作为共振器,移相器,可调信号过滤器以及自旋器件应用。其中,NiFe2O4是一种拥有低矫顽场、低饱和磁化强度和高电阻的软磁材料,这些性质有利于它应用在磁光器件中,其磁性强烈的依赖于颗粒的尺寸。NiFe2O4颗粒体系作为人们研究的重点,已经表现出了很多不同于块材的性质。另外,人们还在这种颗粒体系中观察到了最重要的尺寸效应,并发现了高场不可逆性和磁滞环的偏移现象。本论文中,我们在不同取向的MgO单晶衬底上制备了一系列的NiFe2O4薄膜,并系统研究了薄膜中的厚度效应和应力效应。由于所选衬底的缘故,面内的张应力导致薄膜中出现垂直各向异性。另外,由于后退火过程中氧含量的改变,会影响样品原本磁滞环的偏移以及M-T曲线中出现的不可逆性。本论文的主要内容安排如下:   第一章,介绍了NiFe2O4材料的晶格结构、主要制备方法及其物理性质。首先介绍了NiFe2O4样品的结构以及制备NiFe2O4纳米颗粒所用到的各种化学物理方法。然后介绍了NiFe2O4颗粒形态中的尺寸效应、薄膜形态中的厚度效应和应力效应以及在颗粒体系中发现的高场不可逆性和磁滞环的偏移现象。最后介绍了以复合形态存在的NiFe2O4样品的性质,包括双层膜中的磁电耦合效应以及在不同位置掺杂其它阳离子后的效果。   第二章,系统研究了生长在MgO(001)衬底上的NiFe2O4薄膜的厚度效应及磁滞环的偏移现象。NiFe2O4薄膜表现出与锰氧化物相反的厚度效应并发现在低温时样品的磁滞回线是不对称的,这种不对称性与测量的温度、样品的厚度以及所选用的衬底均有关系。   第三章,我们研究了薄膜中的应力效应,并发现在NiFe2O4中存在与理论研究相符的磁各向异性。由于选用衬底的关系,NiFe2O4薄膜在面内受到张应力,于是我们发现了在室温和低温时具有不同的磁各向异性。   第四章,在氧气氛下后退火对样品的磁性有很大影响,不仅体现在磁滞环的对称性上,还表现在M-T磁化曲线的不可逆性上。后退火处理会使样品的磁滞回线变的对称,同时不可逆性减弱。
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