《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》:Geometric control of magnetic domain morphology in electrodeposited Ni rich NiPt mesoscopic wires
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本研究通过电沉积制备Ni-Pt纳米线,分析几何与成分变化对局部磁结构的影响。利用EDS、XRD和MFM等手段表征材料,并与micromagnetic模拟对比。结果表明,强垂直磁各向异性导致棋盘状磁化模式,可通过几何约束和Ni含量调控。此发现为设计高性能磁性材料(如传感器)提供依据。
布兰尼斯拉夫·斯特罗普卡伊(Branislav Stropkai)|谢尔盖·沃罗比奥夫(Serhii Vorobiov)|科内尔·里希特(Kornel Richter)|马克西姆·利斯尼丘克(Maksym Lisnichuk)|埃里克·奇兹马尔(Erik ?i?már)|霍伊杜·尤(Hoydoo You)|弗拉基米尔·科马尼茨基(Vladimír Komanicky)
斯洛伐克科希策P.J.沙法里克大学(P.J. ?afárik University)理学院凝聚态物理系,Park Angelinum 9,041 54
摘要
在本文中,我们研究了通过电沉积法制备的Ni-Pt磁线,探讨了几何形状和成分变化如何影响局部磁结构的机制。样品通过电沉积法制备,其元素组成通过能量色散X射线光谱法进行分析,相结构则通过X射线衍射测量来确定。为了研究样品的磁畴形态,我们进行了磁力显微镜测量以及磁场中的磁力显微镜测量。磁化特性是通过超导量子干涉装置的振动样品磁强测量模式来测量的。研究结果与微磁模拟进行了比较。结果表明,强烈的垂直磁各向异性是导致特征性棋盘状表面磁化图案的原因,这种图案可以通过改变几何形状和Ni含量来调节。理解这些关系有助于设计具有特定性能的磁性材料,以应用于先进领域,如磁传感器。
部分内容摘录
引言
由稀有金属和铁磁材料组成的二元合金制成的线材在探测器、催化剂、光学传感器和生物医学设备的开发中表现出广泛应用[1]。这些结构可以通过电沉积法制备。这种方法的主要优点是成本低廉,同时可以在样品制备过程中控制环境条件,并且易于工业化生产。
基底
样品是通过电子束光刻(EBL)技术制备的基底上电沉积形成的。玻璃碳(GC)基底表面覆盖了一层薄金(10 nm–15 nm),以防止在电子束曝光和电沉积过程中电荷积累。这些金层是在高真空环境下通过磁控溅射技术沉积的。
电子束光刻
为了进行电子束光刻,基底被涂覆了一层对电子束敏感的非导电层(抗蚀剂)。选择了一种溶于茴香醚溶液的PMMA作为抗蚀剂。
结果
铁磁样品的几何形状变化直接影响其退磁能量以及磁畴壁的钉扎位点的数量,这些因素会影响磁畴的形成方式和磁畴壁的动力学[27]。在低维样品中,这种效应更为明显,因为表面与体积的比值会增加。
对于厚度为130 nm的Ni68Pt32薄条,观察到了垂直于表面的磁力显微镜(OOP MFM)对比度(图5)。磁畴配置呈现出明暗相间的图案。
结论
利用磁力显微镜(MFM)研究了通过电沉积法制备的Ni-Pt线的磁畴结构。电沉积技术提供了一种可控且可重复的方法,用于制备具有可调成分和形态的Ni-Pt纳米线。随着Pt含量的增加,所得Ni-Pt纳米线的横向磁各向异性增强,从而形成了条状磁畴。铂的存在提高了纳米线的稳定性和垂直磁各向异性。
作者贡献声明
布兰尼斯拉夫·斯特罗普卡伊(Branislav Stropkai):撰写初稿、数据可视化、实验研究、数据分析。谢尔盖·沃罗比奥夫(Serhii Vorobiov):实验研究、数据分析、数据可视化、软件开发、方法论设计、数据分析、概念构思。科内尔·里希特(Kornel Richter):撰写初稿、数据可视化、软件开发、方法论设计、数据分析、数据管理、概念构思。马克西姆·利斯尼丘克(Maksym Lisnichuk):实验研究、方法论设计、数据可视化。埃里克·奇兹马尔(Erik ?i?már):实验研究、数据分析。霍伊杜·尤(Hoydoo You):实验研究、数据分析、数据可视化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本项工作得到了斯洛伐克研究与发展机构(合同编号:APVV-20-0324和APVV-23-0049)以及NextGenerationEU通过“斯洛伐克复苏与韧性计划”(项目编号:09I03-03-V05-00008)的支持。S.沃罗比奥夫感谢NextGenerationEU通过“斯洛伐克复苏与韧性计划”项目(项目编号:09I03_03_V0400179)提供的财务支持。在阿贡国家实验室进行的X射线实验工作也得到了相应资助。