氧化物纳米复合永磁材料的制备及其剩磁增强效应研究

纳米复合永磁材料，由于其优异的磁性能和广阔的应用前景，在材料研究领域已得到了广泛的关注。目前关于纳米复合永磁材料的研究主要集中在稀土合金和3d过渡族金属的复合方面，而有关氧化物纳米复合永磁材料的研究鲜有报道。本项目拟采用液相化学共沉淀法通过在软磁氧化物纳米磁性颗粒表面包裹硬磁氧化物壳层的方法制备具有优异磁性能的功能纳米材料，通过微结构和磁性能等测量研究不同种类软硬磁材料及其不同比例、颗粒尺寸对复合永磁材料磁性能的影响。同时利用化学溶液法在多种衬底上制备出由软硬磁材料构成的具有交换耦合特性的多层膜样品，通过控制软硬磁材料的厚度、生长温度、晶粒尺寸等参数来研究多层膜复合样品磁性能的变化规律，从而探索出具有性能较优越的纳米复合永磁材料。我们将试图通过实验和理论结合对此类复合材料体系有较全面的认识，为其实际应用奠定实验和理论基础。

本项目采用液相化学共沉淀法通过在软磁氧化物纳米磁性颗粒表面包裹硬磁氧化物壳层的方法制备具有优异磁性能的功能纳米材料，包括(1−x)La0.7Sr0.3MnO3/ xCoFe2O4 [x = 0, 0.05, 0.10, 0.20, 0.30, 0.40, 0.50 ]复合物，(1−x)La0.7Sr0.3MnO3/xSrFe12O19 [x = 0, 0.05, 0.10, 0.20]复合物, 通过微结构和磁性能等测量研究不同种类软硬磁材料及其不同比例、颗粒尺寸对复合永磁材料磁性能的影响，具体结果表明:在(1−x)La0.7Sr0.3MnO3/ xCoFe2O4复合物体系中，软磁相La0.7Sr0.3MnO3通过和硬磁材料CoFe2O4的复合，其居里温度明显增大，复合物的剩磁明显增强。而在(1−x)La0.7Sr0.3MnO3/xSrFe12O19复合物体系中，SrFe12O19的引入使体系中La0.7Sr0.3MnO3晶粒边界磁无序增大，在外加磁场的作用下，磁矩无序减小使电子隧穿变得容易，从而是复合物的电阻率发生了变化，形成了巨磁电阻效应。同时利用化学溶液法在多种衬底上制备出由软硬磁材料构成的具有交换耦合特性的多层膜样品，通过控制软硬磁材料的厚度、生长温度、晶粒尺寸等参数来研究多层膜复合样品磁性能的变化规律，从而探索出具有性能较优越的纳米复合永磁材料。Ni0.7Zn0.3Fe2O4/Co0.8Fe2.2O4 (NZFO/CFO)多层膜被沉积在单晶Si(001)，而Ni0.7Zn0.3Fe2O4/Sr0.8La0.2Fe11.8Co0.2O19 (NZFO/SLCFO)异质多层膜被沉积在单晶Al2O3(001)衬底上。在NZFO/CFO和NZFO/SLCFO多层膜体系中都观察到了剩磁增强效应，这种效应归因于软硬磁相的层间耦合，这些性能为以后现代电子器件的制备和设计提供了依据。我们通过实验和理论结合对此类复合材料体系有较全面的认识，为其实际应用奠定了实验和理论基础。