湿化学合成FePt纳米棒的各向异性生长机制及L10-FePt/Fe各向异性双相纳米复合磁薄膜的设计和控制

本申请拟在湿化学法合成可控FePt纳米棒的基础上，利用磁场诱导、磁控溅射相结合的新思路，制备强交换耦合、磁取向一致的L10-FePt/Fe双相纳米复合磁性薄膜。首先通过第一原理计算不同官能团对FePt不同晶面的作用，设计含有特定官能团的表面活性剂；实验研究FePt纳米棒的生长动力学、纳米棒的择优生长方向，验证以上的计算结果，揭示FePt纳米棒的生长机制；利用磁控溅射将Fe膜和FePt纳米棒膜有目的地交替堆垛，其间采用外磁场诱导纳米棒的有序排列、磁控溅射SiO2薄层包覆纳米棒（以限制其在有序化热处理过程中的粗化、与Fe层之间的扩散），形成FePt纳米棒均匀分布、镶嵌在Fe膜中并具有规则取向的纳米复合薄膜。热处理之后得到具有剩磁增强效应、磁取向一致的L10-FePt/Fe各向异性薄膜。研究复合薄膜的磁化反转机制，揭示FePt纳米棒的尺寸及分布与磁性能的关系，为设计高性能复合磁薄膜奠定理论基础。

项目进展顺利，取得了一些创新成果。通过理论计算了表面活性剂的官能团对晶面的作用。实验研究了不同表面活性剂官能团的作用、反应条件对FePt纳米材料生长的影响，并通过原位取样观测研究了生长动力学，揭示不同官能团对晶面的吸附作用不同，是表面活性剂控制各向异性生长的本质。以此为基础合成了可控的FePt纳米材料。由于化学方法制备粒子薄膜技术尚不成熟，为尽快制备粒子薄膜，项目改利用磁控溅射法制备均匀FePt纳米粒子薄膜。研究了溅射条件对颗粒膜的影响，并制备出均匀的高质量的FePt颗粒薄膜。在粒子膜上面沉积上Fe薄膜成功制备出具有良好交换耦合作用的FePt/Fe软硬磁性交换耦合薄膜，并获得了良好磁性能。并深入研究了单层膜和多层薄膜的磁控溅射参数、薄膜结构、交换耦合作用和性能之间的关系，为高性能纳米复合磁薄膜的设计和可控制备提供了实验基础和理论依据，达到了项目的预期。项目实施期间，发表SCI收录论文5篇、EI收录论文2篇，参加国际会议并作报告2次，全国学术会议1次，申请国家发明专利一项。