劉 洋，張 霞，蔣曉娜，張小龍，姜雨虹

(吉林師范大學(xué) 物理學(xué)院，吉林 四平 136000)

0 引言

近年來由于科技的飛速發(fā)展，多種技術(shù)不斷的發(fā)現(xiàn)、更新、改進，硬盤存儲技術(shù)也在不斷的面臨新的挑戰(zhàn)．由于磁存儲的較高要求，使得磁存儲向著高密度、小尺寸的方向發(fā)展[1-4]．然而，對于傳統(tǒng)的磁介質(zhì)材料而言，由小尺寸效應(yīng)所引起的超順磁性將使其熱穩(wěn)定性成為一個比較突出的問題．為了提高磁存儲介質(zhì)材料的熱穩(wěn)定性，必須采用具有超高磁晶各向異性能的材料作為磁記錄介質(zhì)．

經(jīng)過高溫的熱處理工藝后得到的L10CoPt(即FCT結(jié)構(gòu))磁性納米顆粒由于具有超高的單軸磁晶各向異性(約為4.9×107erg.cm-3)、高矯頑力、高居里溫度以及穩(wěn)定的物理化學(xué)特性，在磁存儲領(lǐng)域引起了人們的廣泛關(guān)注[5-6]．但是，由于對磁存儲技術(shù)的較高要求，使得CoPt磁性納米顆粒的性質(zhì)不足以滿足高密度小尺寸的需求．所以研究者們考慮利用非磁性物質(zhì)(如Ag,Si3N4,Al2O3,SiO2,B2O3,BN,TiO2,B等)作為摻雜材料,以期望達到降低CoPt合金的相轉(zhuǎn)變溫度、增加磁性、減小晶粒尺寸的目的，是目前研究的熱門課題[7-14]．

本文選用溶膠—凝膠法制備CoPt及Ag摻雜CoPt磁性納米顆粒，并對兩組樣品的結(jié)構(gòu)和磁性進行了對比研究，揭示了Ag摻雜對CoPt納米顆粒性能的影響．該方法具有操作簡單、可控性強、樣品的合成溫度較低、各組分混合均勻性較好等優(yōu)點．

1 實驗

制備樣品所用主要試驗試劑有：六水合氯鉑酸(H2PtCl6·6H2O)、六水合硝酸鈷(Co(NO3)2·6H2O)、一水合檸檬酸(C6H8O7·H2O)以及硝酸銀(AgNO3)，上述藥品純度均為分析純．具體實驗步驟如下：按摩爾比為1∶1∶3稱量氯鉑酸、硝酸鈷和檸檬酸作為反應(yīng)原料，通過攪拌得到濕溶膠2 h，然后在其中1份中加入一定量的硝酸銀，將加有硝酸銀的濕溶膠放在攪拌臺上繼續(xù)攪拌0.5 h．待硝酸銀完全溶解在濕溶膠中，再將未添加硝酸銀的溶膠溶A和有硝酸銀的溶膠B放入到干燥箱中干燥得到干溶膠，繼續(xù)升溫脫水膨化后即制備出樣品的前驅(qū)體A和前驅(qū)體B， 將前驅(qū)體A和前驅(qū)體B放入管式爐中，并在氬氣保護下進行700℃熱處理2 h，得到樣品A和樣品B．

通過X射線衍射(D/max-2500，日本理學(xué))、透射電子顯微鏡(JEM-2100HR,Japan)和振動樣品磁強計 (Lake Shore 7407)分別對樣品進行結(jié)構(gòu)和磁性表征．

2 結(jié)果與討論

為探究Ag摻雜對CoPt磁性納米顆粒結(jié)構(gòu)的影響，我們給出了樣品A和B的XRD譜圖(見圖1)．測量結(jié)果表明：700 ℃退火溫度時，樣品A出現(xiàn)了(001)、(110)、(111)、(200)、(002)、(201)、(112)、(220)、(202)等面心四方(L10)相的衍射峰，對應(yīng)標準卡片(JCPDS No.43-1358)，且沒有任何雜峰出現(xiàn)．說明未摻雜Ag的樣品A形成了穩(wěn)定的面心四方結(jié)構(gòu)．而摻雜Ag的樣品B在經(jīng)過同樣的退火條件下出現(xiàn)了(100)、(110)、(111)、(200)、(002)、(201)、(112)、(220)、(202)等對應(yīng)CoPt3面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)相的衍射峰，說明了樣品B形成了CoPt3．此外，樣品中未出現(xiàn)任何與Ag相關(guān)的衍射峰，說明Ag成功摻雜進入了CoPt磁性納米粒子中．可見，Ag摻雜能夠明顯的影響CoPt的晶體結(jié)構(gòu)，抑制了面心四方相CoPt的形成．通過對比樣品A和B的XRD圖譜，樣品A和樣品B都是多晶結(jié)構(gòu)．兩組樣品的晶胞參數(shù)分別是a=3.806，c=3.699和a=3.831，c=3.668．另外，樣品B的衍射峰明顯強于樣品A的衍射峰，且樣品B的衍射峰比樣品A的衍射峰寬化程度弱，這說明了樣品B的顆粒尺寸明顯大于樣品A的顆粒尺寸．我們也利用謝樂公式計算了兩組樣品的晶粒尺寸，結(jié)果表明樣品B的顆粒尺寸明顯的大于樣品A的顆粒尺寸．

圖1 700℃熱處理所得到CoPt樣品A和Ag摻雜CoPt樣品B的XRD譜圖

圖2a和b分別為樣品A和樣品B的高分辨TEM圖片．從圖中可以看出，樣品A的晶面間距約為0.210 nm，對應(yīng)著面心四方結(jié)構(gòu)CoPt的(111)晶面，而樣品B的晶面間距約為0.198 nm，對應(yīng)著面心立方結(jié)構(gòu)CoPt3的(200)晶面．可見，Ag摻雜改變了CoPt的晶體結(jié)構(gòu)．這與前面XRD的分析結(jié)果相一致．

圖2 700℃熱處理所得到CoPt樣品A和Ag摻雜CoPt樣品B的高分辨TEM圖片

為了進一步探究同一熱處理過程下Ag摻雜對CoPt樣品磁性的影響，我們利用VSM分別對樣品A和B進行了磁性測量(見圖3) .圖3為同一熱處理過程下未摻雜Ag樣品A和摻雜Ag樣品B的磁滯回線圖．從圖中可看出，同樣的退火溫度下，經(jīng)過同樣的熱處理過程，樣品A和樣品B的磁性存在著較大的差異．盡管樣品B的飽和磁化強度(MS)稍大于樣品A的飽和磁化強度(MS)．但是樣品A的矯頑力明顯大于樣品B的矯頑力．這可能與是樣品A形成了具有硬磁特性的面心四方相有關(guān)．文獻報道表明，Ag摻雜對CoPt合金的磁性能夠起到促進的作用，但是本實驗結(jié)果卻與文獻報道的結(jié)果不一致，這可能是與Ag摻雜抑制了L10相CoPt形成，提高了其有序化溫度有關(guān)．

圖3 700℃ 熱處理所得到CoPt樣品A和Ag摻雜CoPt樣品B的磁滯回線圖

3 結(jié)論

本文通過溶膠—凝膠的方法，經(jīng)過同一熱處理過程制備了L10相CoPt和Ag摻雜 CoPt磁性納米顆粒．為了研究Ag摻雜對CoPt磁性納米顆粒結(jié)構(gòu)和磁性的影響，我們通過XRD、TEM和 VSM進行了對比化分析．XRD和HRTEM結(jié)果表明，樣品A形成了穩(wěn)定的L10相的CoPt合金，而樣品B卻形成了FCC結(jié)構(gòu)的CoPt3相，并且樣品B的晶粒尺寸大于樣品A的晶粒尺寸．VSM測量結(jié)果表明，對CoPt納米顆粒進行Ag摻雜后，樣品的矯頑力明顯減?。?/p>

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