纳米磁性材料的制备方法资料

用溶胶凝胶法制备ZrO一维纳米线列阵： 10克氧氯化锆+50ml乙醇搅拌，加入6mol/l的HCl 调至PH=2.搅拌10小时再陈化24小时得溶胶。浸入 一维纳米线的制备模扳后取出，干燥1小时，再在 500度恒温4小时，即可得ZrO一维纳米线列阵。 用溶胶凝胶法制备Zn铁氧体与α-Fe2O3隧穿颗粒膜： 以柠檬酸为络合物，去离子水为溶剂，ZnO 和 Fe(NO3)3.9H2O为原料，配置成溶胶后在70度恒温 形成凝胶和干凝胶，1100度预烧4小时，粉碎并在 1000kg/cm2下压片，再1400度热处理2.5小时可得以 α-Fe2O3为隧穿势垒的半金属Zn铁氧体的隧穿颗粒膜
气相凝聚法
在充有惰性气体的真空 室，将金属加热蒸发成 原子雾与惰性气体碰撞 失去动能，在液氮冷却 的棒上沉淀，将此粉末 刮下收集。
雾化法
雾化法指真空中金属熔体流束在四周环形 超声气流等的冲击下分散成雾化的，微小的 液滴，再在冷却的底板或收集器上凝固成纳 米粒子。这是规模生产金属纳米粒子的有效 方法。超声喷嘴的设计是重要的。
这里是另一种分类法，实际工作中会有更多创造变化。
下面介绍一些具体实例
由上到下，机械破碎法
用高能球磨，超声波或气流粉碎等机械方法， 可以将微粉制备成纳米粒子。对难熔金属或不 能进行化学反应的材料，机械法较实用。缺点 是粒度分级难，表面污染重。 用高能球橦击金属材料表面，可使表面纳米 化，提高抗磨损，抗腐蚀能力，而且表面与体 材料为同一材料，没有表层剥落问题。 此法机理主要是产生大量缺陷，位错，发展 成交错的位错墙，将大晶粒切割成纳米晶。
四
纳米磁性材料的制备方法
纳米磁性材料制备方法分类
纳米磁性材料可以表现在多个层次上，即 零维的磁性纳米粒子； 一维的磁性纳米丝； 二维的磁性纳米膜； 块状的磁性纳米粒子复合物。
纳米材料的制备方法可分为两大类： 1. 由上到下，即由大到小，将块材破碎成纳 米粒子，或将大面积刻蚀成纳米图形等。 2. 由下到上，即由小到大，将原子，分子按 需要生长成纳米颗粒，纳米丝，纳米膜或 纳米粒子复合物等。
化学共沉淀法
通过化学反应将溶液中的 金属离子共同沉淀下来。先 将金属盐类按比例配好，在 溶液中均匀混合，再用强碱 作沉淀剂，将多种金属离子 共同沉淀下来。 图示Fe3O4纳米粒子的共沉 淀制备：将二价铁离子和三 价铁离子的氯化物溶液在氢 氧化钠强碱的作用下沉淀。
溶胶凝胶法几例
有机法（异丙醇铝）制备Ni65Fe31Co4/Al2O3纳米复合颗粒材料 异丙醇铝 去离子水加硝酸至 PH=1.2 按Ni65Fe31Co4配 制
搅拌10分钟 (85oC)
保持酸性
30分钟后开始凝胶转变
50小时成干凝胶
干胶粉在60ml/min氢气下热处理得Ni65Fe31Co4/Al2O3纳米复合颗粒材 料
多层膜加退火制备纳米颗粒膜
垂直磁Байду номын сангаас录介质颗粒膜制备
5纳米颗粒的电子显微镜结果
化学法： 溶胶凝胶法(sol-gel)
溶胶凝胶法是20世纪60年代发展起来的制备 玻璃陶瓷的新工艺。现常用于制备纳米粒子。 基本原理是将金属醇盐或无机盐在一定溶剂和 条件下控制水解，不产生沉淀而形成溶胶。然 后将溶质缩聚凝胶化，内部形成三位网络结构， 再将凝胶干燥焙烧，去除有机成分，最后得到 所需的纳米粉末材料，如将溶胶附著在底板上， 则可得纳米薄膜。 金属醇盐是金属与乙醇反应生成的M-O-C键 的有机金属化合物M(OR)n，M是金属，R是烷 基或丙烯基。易水解。
机械法表面纳米化
sample
•Localized severe plastic deformation •Repeated Multi-directional Loading
P
Vacuum Sample
P
v
P2
P1 P1
P2
Vibration generator
1st contact 每一次撞击产生一组位错
LED/AES
Mö ssbauer Spectrometer
MOKE
RHEED
VT-SPM
MBE/EBE
Mn纳米点
在Si(111)7X7 基底上用MBE 生长的0.21ML 的Mn纳米点, 可见到Mn纳米 点自组装于有 层错的位置。 （30x30nm2）
溅射法
溅射法是目前制备纳米薄膜使用最普遍的 方法之一。是在充氩的真空室中，以所需金 属靶材为阴极，薄膜底板为阳极，，两极间 辉光放电形成的氩离子在电场作用下冲击阴 极靶材，将其溅射到底板上形成薄膜。 在第二章已有详细介绍，在此不多重复。
2nd contact
截面观察
Treated surface
50 m
从表面到内部，位错密度逐步减少
将大晶粒切割成纳米晶粒的 是位错墙
b
c
c
b
2 nm
b
由上到下，刻蚀法。
将大面积的薄膜用化学， 电子束，离子束刻蚀，甚 至在扫描隧道显微镜等设 备下用原子搬运的方法制 备纳米点，纳米线或其他 纳米图形。
这是常用于微电子的光刻机
离子束刻蚀机
刻蚀法生产的GMR磁头，长度仅为50纳米
可用于原子搬运之类工作的是SPM类， 如扫描隧道电镜，原子力显微镜等。
由下到上，即从原子，分子开始生长。
如在制备过程中不产生化学反应，就
称物理法。常用的有雾化法，溅射法， 蒸发法，非晶晶化法等。 如在制备过程中产生化学反应的就称 为化学法，常用的有金属有机化学气相 沉积法(MOCVD)，溶胶-凝胶法(sol-gel)， 水热法，共沉淀法等。
溅射制备的多层膜截面高分辨电镜观察。
这是用于制备磁性隧道结的多靶溅射台
块状纳米晶软磁制备的非晶晶化法 前提是先有非晶态薄带或薄膜， 再控制退火条件，使其晶化成纳米 尺度的纳米晶。如对非晶态软磁合 金FeSiB中加入Nb,Cu,控制了晶化过 程中的成核和晶粒长大，是易于大 量生产纳米软磁的重要方法。 非晶态制备，是将熔态金属以每 秒一百万度的速度快速降温，阻止 其晶化而获得。
蒸发法
蒸发法指在低压的惰性气体中加热金属，形 成金属蒸汽。再将金属蒸汽凝固在冷冻的底板 上形成纳米粒子，或在其他单晶，多晶底板上 形成纳米薄膜。按加热金属的方法可分为： 电子束加热（如分子束外延MBE）, 激光束加热PLD， 电阻丝或电阻片加热等。
分子束外延设备
MBE/SPM/MOKE/Mö ssbauer Spectrometer