铁氧体纳米颗粒、块体和薄膜的制备与磁性研究

ZnFeO铁氧体纳米颗粒、块体和薄膜的制备及磁性研究" url="" ="尖晶石铁氧体是一种应用十分广泛的磁性材料，目前广泛应用于各类磁性器件及通讯设备中。尖晶石铁氧体的性能与其化学成分、微观结构等密切相关，而这些又与其制备工艺密不可分，因此研究尖晶石铁氧体的制备工艺对其性能的影响十分重要。块体是典型的反铁磁性铁氧体材料，尼尔温度为TN=10.5K，在室温下表现出顺磁性。然而近年来研究人员发现，当粒径减小到纳米级时，尼尔温度会升高，甚至可能在室温下表现出超顺磁性或弱铁磁性。一般认为这是由于颗粒减小到纳米尺度时阳离子分布发生变化引起的。同时，与其他尖晶石铁氧体材料相比，尖晶石铁氧体的离子占有率比较简单，离子占有率的变化容易观察到，因此是研究制备方法、粒径等因素对阳离子占有率及磁性影响的良好材料体系。NiZn铁氧体是应用最广泛的复合尖晶石铁氧体之一，由于具有较高的电阻率和较高的磁导率，是1MHt以上中高频应用中最优秀的软磁材料。

因此以NiZn铁氧体为代表的高磁导率射频宽带铁氧体材料受到国内外的广泛关注。另外，为了降低烧结温度和材料改性，以NiZn铁氧体为基础的各种掺杂和离子取代的铁氧体，如、铁氧体也得到了广泛的研究。另一方面，随着半导体集成技术的发展，对电子元器件微型化、平面化的要求不断提高，一些器件将从三维材料发展到二维材料，如平面薄膜电阻、电容、电感等。设计平面电子元器件的关键步骤是制备具有优良电性能和磁性能的薄膜。由于退磁场和微观结构与相应的块体材料不同，薄膜材料表现出与块体材料不同的性能。研究相应的尖晶石铁氧体薄膜与块体性能的异同，将有助于设计性能更优异的尖晶石铁氧体材料。本文共分为九章，主要内容为：第1章回顾了目前纳米材料的研究进展，介绍了纳米材料的一些特殊效应。然后基于一些具体实例介绍了纳米材料的磁学特性，并简单给出了一些常用的制备纳米材料的方法。以NiZn铁氧体为例，阐述了铁氧体纳米颗粒和纳米薄膜的研究意义。第2章介绍了尖晶石铁氧体的结构和磁性能。样品的表征与分析：介绍了穆斯堡尔效应和超精细相互作用的相关原理，以及高频磁损耗的相关理论。

第3章介绍了本实验所采用的Zn铁氧体纳米粒子、NiZn铁氧体纳米粒子、烧结体及纳米薄膜的制备方法，包括溶胶-凝胶法、低温固相反应法和NaOH共沉淀法制备纳米粒子，NaOH共沉淀法制备NiZn铁氧体和Ni0.15Cu0.2Zn0.，以及交替射频磁控双靶溅射法制备NiZn铁氧体纳米薄膜。第4章介绍了在完成本论文过程中用到的一些分析和测试方法，并简单描述了它们的工作原理。第5章讨论了低温固相反应法制备的纳米粒子的磁性能，并给出了溶胶-凝胶法和NaOH共沉淀法的相应结果以进行比较。第六章采用NaOH共沉淀法制备了-（0.1≤x≤0.9）铁氧体，研究了它们的晶体结构、宏观磁性和磁谱，比较了不同离子配比对其性能的影响，并对x=0.3样品的磁谱进行了拟合，确定了其共振机理。第七章采用NaOH共沉淀法制备了Ni0..2Zn0.4铁氧体，研究了预烧温度和烧结温度变化对晶体结构和宏观磁性的影响，详细讨论了烧结温度变化对样品高频磁性能和介电性能及电阻率的影响，重点研究了其介电性能与微观结构和导电机理的关系，旨在为材料的高频阻抗匹配研究提供指导。

第8章利用射频磁控交替双靶溅射法在不同条件下制备了-(0.2≤x≤0.8)铁氧体纳米薄膜，研究了不同离子配比、薄膜厚度以及热处理条件对薄膜结晶、形貌、宏观磁性和高频磁性的影响，最后利用CEMS研究了薄膜面内磁矩的分布。第9章总结了本文的工作并对姜密的工作进行了讨论和展望。总体而言，本文系统地研究了几种不同纳米颗粒制备方法对宏观和微观磁性的影响；采用NaOH共沉淀法制备了-(0.1≤x≤0.9)铁氧体和Cu取代的NiZn铁氧体(Ni0.15Cu0.2Zn0.)，研究了它们的高频电磁性能和微观结构； -(0.2≤x≤0.8)铁氧体薄膜采用交变射频磁控溅射法制备，研究了溅射工艺条件、热处理条件对薄膜磁性能的影响，并比较了其与NaOH共沉淀法制备的NiZn铁氧体在高频磁性方面的差异。上述系统性工作对于NiZn铁氧体的实际应用具有一定的借鉴和参考价值。同时，本文的研究方法对于其他尖晶石铁氧体的研究也具有一定的指导意义。" ="user/login.do?=https%3A%2F%%%" ="" ="" ="王海波" ="blue">