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中心吸附双层类石墨烯材料的内能和比热

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2018年第3期37卷 580-584页

作者：国安邦姜伟张光沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 沈阳工业大学理学院辽宁沈阳110870 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新125105

为研究各参数对研究中心吸附类石墨烯材料的热力学性质的影响,论文在海森堡模型框架下将该材料抽象为三角结构四子格双层铁磁-反铁磁系统,应用线性自旋波理论和推迟格林函数方法推导了系统的哈密顿量、内能和比热的表达式,并求解了内能... 详细信息

为研究各参数对研究中心吸附类石墨烯材料的热力学性质的影响,论文在海森堡模型框架下将该材料抽象为三角结构四子格双层铁磁-反铁磁系统,应用线性自旋波理论和推迟格林函数方法推导了系统的哈密顿量、内能和比热的表达式,并求解了内能和比热的数值解.经分析发现,层间为反铁磁构型时,将更稳定的存在.随着温度的增加内能和比热都随之增加.随着层内和层间铁磁交换耦合的增强,内能减小,而随着层内和层间反铁磁交换耦合的增加内能增加.比热随交换耦合和磁晶各向异性的变化并不是线性的.

关键词：线性自旋波内能比热推迟格林函数交换耦合

BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合材料的磁性能研究

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人工晶体学报 2016年第3期45卷 730-735页

作者：冯旺军郑文谦赵星刚骏涛曹悦兰州理工大学理学院兰州730050 兰州理工大学有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室兰州730050

采用两步溶胶-凝胶法,分别在850℃,950℃和1050℃下成功制备了BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)对样品的化学成分、结构、形貌、... 详细信息

采用两步溶胶-凝胶法,分别在850℃,950℃和1050℃下成功制备了BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合材料,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)对样品的化学成分、结构、形貌、磁性能进行了表征。结果表明,钡铁氧体大部分呈片状,Ni0.6Zn0.4Fe2O4呈颗粒状分散在钡铁氧体周围。与850℃制备的钡铁氧体和镍锌铁氧体纯相纳米粉体相比,850℃制备的BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合粉体的矫顽力和剩余磁化强度介于Ba Fe12O19和Ni0.6Zn0.4Fe2O4之间;饱和磁化强度(Ms=55.61 emu/g)比钡铁氧体(Ms=53.33emu/g)和镍锌铁氧体(Ms=54.13 emu/g)的都有提高。不同煅烧温度制备的BaFe_(12)O_(19)/Ni_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4复合粉体,当烧结温度为950℃时饱和磁化强度最大(Ms=64.84 emu/g);是一种性能优良的磁性材料。

关键词： BaFe12O19/Ni0.6Zn0.4Fe2O4复合材料溶胶-凝胶法交换耦合磁性能

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Pt插层对Co/FeMn界面的影响

物理学报 2009年第11期58卷 7977-7982页

作者：付艳强刘洋金川于广华北京科技大学材料物理与化学系北京100083

采用磁控溅射的方法制备了Co/FeMn/Co多层膜,研究了Co(底部)/FeMn和FeMn/Co(顶部)界面插入Pt层后磁矩的变化情况.通过测量磁滞回线可知,Co(底部)/FeMn界面的Pt插层改变了体系的饱和磁化强度Ms,随着Co层厚度(tCo)的增加Ms不断趋近于Co块... 详细信息

采用磁控溅射的方法制备了Co/FeMn/Co多层膜,研究了Co(底部)/FeMn和FeMn/Co(顶部)界面插入Pt层后磁矩的变化情况.通过测量磁滞回线可知,Co(底部)/FeMn界面的Pt插层改变了体系的饱和磁化强度Ms,随着Co层厚度(tCo)的增加Ms不断趋近于Co块体结构理论值1440kA/m.这是因为Co(底部)/FeMn界面产生了净磁矩,而界面处的Pt插层可以减少这种净磁矩的产生.但是,FeMn/Co(顶部)界面却表现出了与Co(底部)/FeMn界面不同的性质,其界面的Pt插层对磁矩影响很小.

关键词：磁性多层膜垂直磁各向异性交换耦合

Si（001）基片上制备的FePt薄膜的性质

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Si（001）基片上制备的FePt薄膜的性质

作者：杨真艳西南大学

学位级别：硕士

随着存储技术的不断进步,存储器件的尺寸显著减小。L1-FePt具有特别大的单轴磁晶各向异性能,用于存储信息,可以达到更高的存储面密度。L1-FePt材料内部,Fe原子及Pt原子的自由电子之间存在轨道杂化,使得颗粒状L1-FePt的室温矫顽力H在实... 详细信息

随着存储技术的不断进步,存储器件的尺寸显著减小。L1-FePt具有特别大的单轴磁晶各向异性能,用于存储信息,可以达到更高的存储面密度。L1-FePt材料内部,Fe原子及Pt原子的自由电子之间存在轨道杂化,使得颗粒状L1-FePt的室温矫顽力H在实验上已经能能达到70 kOe。制成小颗粒膜,可以用于超高密度数据存储。但是开关场却太大,常规手段无法改写数据。利用界面交换作用做成弹性交换磁体(ES),能够用于增加NdFe B磁体的磁能级(BH)max,也可以用来降低L1-FePt的H。交换弹性磁体由硬磁体(HM)和软磁体(SM)两种材料构成,在两相的界面处伴随有交换耦合作用。HM的高剩余磁通密度(Br)和SM的高剩余磁化强度(Ms)组合,可以有效降低HM的H。ES内的反转磁畴产生于SM相,畴壁在较低的磁场作用下就可以穿过界面进入硬磁相,从而降低硬磁相的开关场。磁化曲线的形状主要取决于软磁相的厚度。有研究者想到过FePt/Fe双层膜,但Fe太容易氧化,而且两种材料的晶体结构和晶格常数都不一样,界面畸变明显,界面外延性差,从而影响特性。解决这一问题的最佳方案是形成异质结,可以采用L1-FePt/A1-FePt结构实现。用加热到100℃的Si(001)基片作为衬底,溅射50 nm的Fe Pt薄膜,设置不同的温度进行热处理,分析其结构和磁性变化,寻找形成较佳L1-Fe Pt/A1-Fe Pt异质结的条件。但Si和FePt间易发生扩散,为此在Si和FePt间插入MgO隔离层。生长10 nm厚的MgO层后,把温度上升到400℃,再交替生长(FePt/MgO多层膜或((FePt+MgO)/MgO混溅/交替多层膜。在不同温度热处理后,分析其结构和磁性变化。主要结果如下:1、直接在Si(001)衬底上溅射50 nm的FePt薄膜,热处理温度T在[400,600]℃范围分别保温2 h后,H矫顽力变化不大。T=500℃时最大(沿面内方向磁化,为5.45 kOe;沿垂直于膜面方向磁化,为3.48 kOe)。热处理温度再升高,就出现无法标定的杂峰,说明Si基片与FePt合金的界面已经发生质变。2、在Si(001)衬底和FePt(50 nm)之间插入MgO隔离层,薄膜的耐热性得到很大改善,在T=600℃时还能保持良好的原有形貌,但更多的FePt会转化成L1相。这说明用MgO层来隔离薄膜和基底,可以有效防止薄膜与衬底之间发生扩散。3、在加热到100℃的Si(001)单晶基片上,用磁控溅射法生长10 nm厚的MgO薄膜,将温度调节为400℃,交替溅射FePt/MgO或混溅FePt+MgO后再溅射MgO,得到交替生长的多层结构。在不同温度热处理,使薄膜实现不同程度的A1→L1转变,分析其中包含的交换弹性作用。(1)Fe Pt/MgO交替生长,由于MgO把FePt各层间的颗粒隔绝,阻断了垂直方向磁性颗粒间的耦合作用,使得易轴方向沿面内。因为每层FePt的厚度够薄,又受到MgO的层间隔离作用,磁滞回线没有出现双肩,即软磁相的尺寸没有超过交换作用长度。改变MgO层的厚度,可以调控A1相→L1相的占比,也都具有较高的耐热性。(2)在(FePt+MgO)/MgO体系中,共溅射层内的MgO嵌于FePt颗粒之间,又进一步减弱了FePt颗粒间的交换耦合作用。FePt颗粒内L1相和A1相共存,形成交换作用耦合复合体。由于交换磁体相互间被MgO分隔,颗粒间的耦合作用被削弱,软磁相只受到最近邻硬磁相的约束,矫顽力会降低。只要在共溅射层内掺入很少量的非磁性物质MgO,矫顽力就可以减小接近一半。(3)再通过改变Fe Pt+MgO共溅射层的厚度,可以进一步调控磁性。在层内嵌入MgO的方式为调节FePt的矫顽力提供了新途径。

关键词： FePt薄膜矫顽力热处理交换耦合

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钇的替代对钕铁硼结构改性与性能表征

钇的替代对钕铁硼结构改性与性能表征

作者：张草欢北京有色金属研究总院

学位级别：硕士

钕铁硼稀土永磁材料自发现以来,就以其优越的综合磁性能在电子产品、医疗器械、汽车工业、能源交通等多个领域得到广泛的应用。但随着技术的不断革新,对磁体的耐热性能要求也越来越高,因此,单一的Nd-Fe-B系永磁材料并不再满足市场需求;... 详细信息

钕铁硼稀土永磁材料自发现以来,就以其优越的综合磁性能在电子产品、医疗器械、汽车工业、能源交通等多个领域得到广泛的应用。但随着技术的不断革新,对磁体的耐热性能要求也越来越高,因此,单一的Nd-Fe-B系永磁材料并不再满足市场需求;并且随着钕铁硼的产量和消费量逐年增加,作为原料的金属钕和常用添加剂金属铽镝消耗速度也越来越快,导致材料的成本逐年上升。因此,急需寻找能够替代这些稀缺资源的其他稀土金属,在改善钕铁硼耐热性能的同时,降低永磁材料的生产成本,从而满足市场需求和实现稀土资源的综合平衡利用。YFeB在一定的温度范围内有正的矫顽力温度系数,且常温下,居里温度略高于钕铁硼,这表明钇可以作为添加元素,通过适当工艺来实现钕铁硼耐热性能的改善。本文通过高真空单锟旋淬工艺用Y元素替代NdFeBNb中Nd元素,系统的研究了 NdYFeBNbi合金中钇元素对钕铁硼热稳定性及磁性能的影响规律。主要研究内容和结果如下:(1)对不同快淬样品DSC分析表明,随着钇原子量x的增加,快淬带晶化峰不断右移,说明钇元素的替代使非晶带材热稳定性增强,有助于非晶的形成。而对快淬样品XRD分析结果表明,所有样品除含有少量软磁相FeB外,其余衍射峰均为2:14:1硬磁相,且随着钇原子量x的增加,主相衍射峰不断向小角度偏移。研究表明,其主要原因是钇取代钕进入了四方主相,从而导致基体主相晶格常数发生变化。(2)随着钇含量x的增加,快淬带矫顽力不断降低,这是由于钇进入四方相,导致了硬磁相各向异性场的减小。但钇的替代并未使剩磁和磁能积下降,相反,一定含量的Y替代Nd元素,会产生剩磁增大效应。本文在钇原子量x为1时,得到了含钇样品最佳的磁性能:Hcj=11.41kOe,(BH)=16.23MGOe。相较于初始不含钇元素的母合金,磁能积增大了8.2%,Henke1曲线表明,这主要归因于钇的加入促进了相邻晶粒间软硬磁相交换耦合作用的产生。快淬样品的TEM图表明:适量钇的加入也使晶粒得到细化,在钇原子量x为1时,快淬带平均晶粒尺寸由最初的59.78nm变为38.44nm,并且所有含钇样品形貌更加均匀。(3)不同钇含量下的粘结磁体经150℃,350h时效处理后,磁通损失发生了不同变化。其中,在不含钇元素的磁体中,经350h热退磁后磁通损失为2.739%,而用0.5at%和1.0at%钇元素替代钕铁硼中钕元素,粘结磁体磁通损失较初始磁体明显降低,相应的磁通损失分别为2.124%、2.466%,说明钇的添加使粘结磁体的时效稳定性升高。(4)随着钇含量不断的增加,粘结磁体磁性温度系数不断降低,即钇的加入改善了磁体的耐热性能;矫顽力温度系数β由最初的不含钇元素-0.3198%/℃(x=0)变化为-0.157%/℃(x=5.5),相应的剩磁温度系数α由最初的-0.40%/℃变为-0.32%/℃。本文采用真空旋淬法对另一体系(Nd,Ce,Y)FeBNb进行了Y,Ce双元素替代。研究发现:钇的加入能在较低轮速18m/s下形成完全非晶,而钇元素不存在时,所得样品存在部分晶态,表明钇元素能促进非晶的形成。在只添加Ce元素的情况下,并不能使磁体温度系数降低,即其热稳定性并未得到改善;而钇元素的加入,使粘结磁体的矫顽力温度系数下降明显,可有益于其耐热性能的提高。

关键词：快淬交换耦合热稳定性稀土永磁材料稀土添加

Cu和Zr元素取代对Sm_(2)Co_(7)快淬带磁性能的影响

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稀有金属与硬质合金 2024年第2期52卷 50-54页

作者：侯永杰左建华李敏敏薄宇章明董福海白锁内蒙古科技大学理学院内蒙古包头014010

采用感应熔炼和熔体快淬技术制备了Sm_(2)Co_(7-x)R_(x)(R=Cu、Zr;x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)快淬带,研究了取代元素、取代量和快淬速度对快淬带磁性能、晶粒间相互作用和不可逆翻转场的影响规律。磁性能测试结果表明,Cu和Zr取代在快淬... 详细信息

采用感应熔炼和熔体快淬技术制备了Sm_(2)Co_(7-x)R_(x)(R=Cu、Zr;x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)快淬带,研究了取代元素、取代量和快淬速度对快淬带磁性能、晶粒间相互作用和不可逆翻转场的影响规律。磁性能测试结果表明,Cu和Zr取代在快淬带内引起了强烈的钉扎效应,有助于提升快淬带的矫顽力,且均在x=0.3时获得最大矫顽力;Cu取代量x=0.1、0.2、0.4时快淬带的剩磁与最大磁能积随快淬速度逐渐降低,取代量x=0.3时表现为逐渐升高;Zr取代量x=0.1~0.4时快淬带的剩磁与最大磁能积均随快淬速度的增加先升高后降低。Henkel曲线测试结果表明,对于Cu元素和Zr元素取代,δM值均在x=0.3时达到最大,表明此时快淬带晶粒间的交换耦合作用最强;Sm_(2)(Co, Cu)_(7)和Sm_(2)(Co, Zr)_(7)快淬带的最大δM值分别为1.48和1.04。适量Cu、Zr元素取代可以提高Sm_(2)Co_(7)磁体在反磁化过程中的不可逆翻转场H_(n)。

关键词： Sm_(2)Co_7 快淬带 Cu和Zr取代快淬速度磁性能交换耦合不可逆翻转场

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衬底和厚度对CoPt薄膜结构和磁性的影响

衬底和厚度对CoPt薄膜结构和磁性的影响

作者：王静西南大学

学位级别：硕士

具有面心四方(fct)结构的1相铁族-贵金属二元合金拥有特别大的单轴磁晶各向异性能K,超顺磁极限尺寸小(几nm),矫顽力高(室温可达几十k Oe)、矩形比大(接近1),化学性质又相当稳定,在磁记录媒体、磁性随机存储器、微纳尺寸的磁性传感器、... 详细信息

具有面心四方(fct)结构的1相铁族-贵金属二元合金拥有特别大的单轴磁晶各向异性能K,超顺磁极限尺寸小(几nm),矫顽力高(室温可达几十k Oe)、矩形比大(接近1),化学性质又相当稳定,在磁记录媒体、磁性随机存储器、微纳尺寸的磁性传感器、以及集成电路的偏置磁体等领域,都有显而易见的重要应用。其中,1-CoPt的单轴磁晶各向异性能约为4.9×10erg/cm,没有1-Fe Pt的大(7×10erg/cm)。但做成纳米尺度的颗粒,反转其磁化方向也因此不像1-Fe Pt那样特别困难,所以仍然受到足够青睐。通常,在真空腔体中于室温通过磁控溅射合成CoPt合金,Co和Pt原子会随机占据晶格格点,形成具有面心立方(fcc)结构的A1相。在真空炉中进行高温热处理,使固体内的原子克服能障发生跳跃,可以从亚稳相转变为稳定相,Co和Pt原子交替占据与c轴垂直的各原子层,即1相。磁性薄膜所表现出来的性质与基片有很大的关系,这与基片诱导薄膜取向生长及基片引起薄膜内部产生应力都有关系。本文以Si、MgO、Si/MgO(10 nm)三种基片作为衬底,采用直流溅射以及射频溅射在真空系统不同衬底下沉积不同厚度和结构的CoPt薄膜,并使用高真空快速升温高温热处理设备在不同温度进行热处理。用X射线衍射仪(Cu的K射线,λ=0.15406 nm,θ-2θ模式)进行X射线衍射,分析衍射图谱并研究样品的晶体结构,用振动样品磁强计(H≤15 k Oe)测量样品的磁滞回线,分析样品磁性特征。用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM,接触模式)观察样品的表面形貌、粗糙程度、平均高度以及最大高低差。用磁力显微镜(Magnetic Force Microscpoe,MFM)观察部分样品在磁场中的磁畴结构变化。得到的主要结果如下:(1)选取Si基片以及MgO基片作为衬底,在其表面直接生长50 nm的CoPt薄膜,结果表明:CoPt薄膜由无序的fcc(面心立方结构)转变为有序的fct(面心四方结构)关键因素是热处理温度T,随着T升高,CoPt薄膜的矫顽力逐渐变大,矩形比也变好;Si/CoPt(50 nm)在热处理前后均出现(110)峰,并未形成垂直取向,MgO/CoPt(50 nm)热处理前后均没有形成(001)织构,磁化易轴在面内;MgO衬底较Si衬底,CoPt薄膜的耐热性较高。(2)制备了Si/MgO(10 nm)/CoPt(x nm)三种膜厚不同的样品(x=30,40,50),热处理前后均未出现明显的(001)、(200)、(002)峰,但(110)峰出现,表明MgO层可以诱导CoPt产生(110)取向;与在Si基片直接生长CoPt薄膜相比,加入MgO作为隔离层后,可以隔离CoPt与Si基片之间的扩散,提高耐热性;经过相同时间相同温度的热处理后,可以发现Si/MgO(10 nm)/CoPt(30 nm)的矫顽力较大,即薄膜较薄的CoPt薄膜矫顽力较大。(3)分析Si/MgO(10 nm)/CoPt(x nm)三种膜厚不同的样品的磁畴结构以及磁化行为,可以发现随着膜厚的增加,漏磁场的梯度逐渐减弱;对比没有经过热处理以及经过热处理后样品的AFM图像,可以发现经过热处理后的样品,磁力对原子力相的影响会消失。(4)在MgO基片上制备了1-CoPt/A1-CoPt双层膜,以及在此基础上插入非磁性MgO,制备了1-CoPt/MgO-A1-CoPt三层膜,结果表面MgO中间层的加入可以避免间层扩散,减小界面交换耦合作用,降低记录噪音度,进一步调控磁性。

关键词： CoPt薄膜矫顽力热处理交换耦合

纳米晶双相交换耦合稀土永磁材料在微特电机中的应用研究

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微特电机 1999年第5期27卷 32-36页

作者：杨仕清王豪才四川电子科技大学

讨论了纳米晶双相交换耦合稀土永磁材料应用于微特电机的和磁路元法计算了爪极式永磁步进电机的矩角特性曲线，分析了用该材料粘结磁体在爪极式永磁步进电机上替代烧结铁氧体永磁作转子时对电机矩角特性的曲线的影响。

关键词：微特电机稀土永磁材料纳米晶交换耦合

Nd_7Fe_(61)B_(22)Mo_4Y_6纳米复合永磁材料的磁性能及微结构

维普期刊数据库评论

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磁性材料及器件 2019年第1期50卷 5-8页

作者：张家榕陶姗葛洪良张朋越中国计量大学材料科学与工程学院浙江杭州310018

采用铜模喷注法成功制备了尺寸为1×5×50 mm的长片状Nd_7Fe_(61)B_(22)Mo_4Y_6合金。通过差式扫描量热分析、X射线衍射分析及磁性能测量系统研究了合金的热稳定性、相组成及磁性能。结果表明,合金的磁性能对于热处理条件极为敏感,铸态... 详细信息

采用铜模喷注法成功制备了尺寸为1×5×50 mm的长片状Nd_7Fe_(61)B_(22)Mo_4Y_6合金。通过差式扫描量热分析、X射线衍射分析及磁性能测量系统研究了合金的热稳定性、相组成及磁性能。结果表明,合金的磁性能对于热处理条件极为敏感,铸态合金显示软磁性能,经不同温度热处理后,其磁性转变为硬磁特性。通过740℃等温退火10 min,合金表现出最佳磁学性能,其中剩磁0.51 T,矫顽力1289 kA/m,最大磁能积46.2 kJ/m3。Nd_7Fe_(61)B_(22)Mo_4Y_6合金优良的磁性能可以归结为软磁相颗粒α-Fe、Fe3B和硬磁相颗粒Nd2Fe14B之间强烈的交换耦合作用。由于其尺寸大和磁性能良好的特点,Nd-Fe-B-Mo-Y系纳米复合永磁合金具有潜在的应用价值。

关键词： Nd7Fe61B22Mo4Y6纳米复合永磁合金退火交换耦合磁性能