磁性薄膜材料的应用

磁性材料及其应用刘何燕2011-06-23

人类认识和使用最早的磁性材料

天然磁石 Fe3O4 吸铁性 指南性

关于磁石的最早记载“山上有赭者，其下有铁，山上有铅者，其下有银。一曰上 山上有赭者，其下有铁，山上有铅者，其下有银。 山上有赭者 有铅者，其下有鉒 上有丹沙者，其下有鉒 有铅者，其下有鉒银，上有丹沙者，其下有鉒金，上有慈 石者，其下有铜金，此山之见荣者也。 石者，其下有铜金，此山之见荣者也。”管子·地数篇 地数篇》 《管子 地数篇》管仲 春秋时期

“西流注于泑泽，期中多慈石。” 西流注于泑 西流注于 期中多慈石。山海经·北山经 北山经》 《山海经 北山经》战国时期

“若慈石之取针。” 若慈石之取针。 若慈石之取针鬼谷子》 《鬼谷子》鬼谷子 战国中期

“慈石召铁，或引之也。” 慈石召铁，或引之也。 慈石召铁吕氏春秋·精通 精通》 《吕氏春秋 精通》吕不韦 战国后期

关于指南针的应用和制作方法的记载“若遇天景噎(阴暗)霾，夜色瞑黑，又不能辨 若遇天景噎(阴暗) 夜色瞑黑， 若遇天景噎 方向……出指南车或指南鱼，以辨所向 出指南车或指南鱼， 鱼法， 方向 出指南车或指南鱼 以辨所向……鱼法， 鱼法 用薄铁叶剪裁，长二

论薄膜材料的应用与发展

论文关键词：薄膜； 金刚石； 铁电； 氮化碳； 半导体； 超晶格

论文摘要： 薄膜材料的发展以及应用，薄膜材料的分类，如金刚石薄膜、铁电薄膜、氮化碳薄膜、半导体薄膜复合材料、超晶格薄膜材料、多层薄膜材料等。各类薄膜在生产与生活中的运用以及展望。

1 膜材料的发展

在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。

自然届中大地、海洋与大气之间存在表面，一切有形的实体都为表面所包裹，这是宏观表面。生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面，如细胞膜和生物膜。生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。细胞膜是由两层两亲分子--脂双层膜构成，它好似栅栏，将一些分子拦在细胞内，小分子如氧气、二氧化碳等，可以毫不费力从膜中穿过。膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质，有的像船，可以载分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。细胞膜具有选择性，不同的离子须走不同的通道才行，比如有K＋通道、Cl－通道等等。细胞膜的这些结构和功能带来了生命，带来了神奇。

2 膜材料的应用

人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时，也在试图模仿它，仿生一直以来就是材料设计的重要手段，这就是薄膜材料。

磁性材料

６

材料导报

２００１年７月第１５卷第７期

纳米磁性材料及其应用

都有为

（南京大学固体徽结构物理国家实验室．南京２１００９３）

摘要

蚋米磁性材料是抽束材料中ｔ早进八工业化生产，应用十分广泛的一奏功能材料。蚺束磁性材丰ｔ的特性

不同于常规的磁性材料．其原因在于与黛性相关联的特征袖理长度恰好处于蚋束量衄，倒如，黛单噜足寸，趣牍囊性临界尺寸，交换作用长度，以度电子平均自由路程等大致处于１～１００ＩＩｍ量摄。当黛性体的足寸与这些特征轴理长度抽当时，就会呈现反常的黛学与电学性质。利用这些新特性，己涌现出一秉列新材料与众多应用．

关键词

纳米磁性材料毫性材料磁性

ＮａｎＯｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ

ＭａｇｎｅｔｉｃＭａｔｅｒｉａｌｓ

ＤｕＹｏｕｗｅｉ

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．Fe3O4的晶体结构

根据已有的研究结果，Fe3O4晶体是立方的反尖晶石结构（空间群Fd3m，晶格常数a＝8.396 ?），一个完整的Fe3O4晶胞由8个小立方体构成，如图3所示[9] ： 图3 Fe3O4的晶体结构

其中O2-位于体对角线中点和顶点的中心，构成立方密堆积结构，其中1/2的Fe3+填充正四面体空隙（A位置），Fe2+和另外1/2的Fe3+填充正八面体空隙（B位置）。

室温下，Fe3O4是一种不良的导体，电导率为2×104Ω-1m-1,比最小的金属电导率还小一个量级。其导电机制主要是B位Fe2+和Fe3+之间的电子跳跃传导[10]。Fe3O4在120K附近会发生B位Fe2+和Fe3+电荷无序到有序的转变（Verwey转变），导致B位Fe2+和Fe3+之间的电子跳跃被冻结，使电阻率提高2个数量级[11]。

Fe3O4具有亚铁磁性，A位的Fe3+磁矩和B位的Fe3+磁矩取向相反，相互抵消，只剩下B位的Fe2+的磁矩，所以Fe3O4每个晶胞的磁矩为4.08μB。其居里温度为858K[11]。

2. Fe3O4薄膜

由于Fe3O4在磁学和自旋电子学等方面的应用，科学家们对于制备Fe3O4 薄膜产生了浓厚的兴趣，大量的研

重庆科技学院课程结业论文

课程名称：磁性材料

论文题目：纳米磁性材料的发展与应用

院（系） 冶金与材料工程学院 专业班级 金属材料工程071班 学生姓名 罗新中 学生学号 2007440375 任课教师 陈登明 老师

成绩： ，评语：

2010年 7 月 2日

重庆科技学院课程论文

纳米磁性材料的发展与应用

罗新中 2007440375

摘 要：论文介绍了纳米磁性材料的结构和性能，对纳米磁性材料在一些领域的

重庆科技学院课程结业论文

课程名称：磁性材料

论文题目：纳米磁性材料的发展与应用

院（系） 冶金与材料工程学院 专业班级 金属材料工程071班 学生姓名 罗新中 学生学号 2007440375 任课教师 陈登明 老师

成绩： ，评语：

2010年 7 月 2日

重庆科技学院课程论文

纳米磁性材料的发展与应用

罗新中 2007440375

摘 要：论文介绍了纳米磁性材料的结构和性能，对纳米磁性材料在一些领域的

薄膜材料制备原理、技术及应用知识点1

一、 名词解释

1. 气体分子的平均自由程:自由程是指一个分子与其它分子相继两次碰撞之间，经过的直线路程。对个别分子而言，自由程时长时短，但大量分子的自由程具有确定的统计规律。气体分子相继两次碰撞间所走路程的平均值。

2. 物理气相沉积（PVD）：物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。 物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。 3. 化学气相沉积（CVD）：化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。

4. 等离子体鞘层电位：等离子区与物体表面的电位差值ΔVp即所谓的鞘层电位。

惠州学院

HUIZHOU UNIVERSITY

材 料 化 学 论 文

中文题目：__________磁性材料____________________

英文题目： Magnetic Materials

姓 名__陈远超 温燕君 佘齐渠 温述明

黄彩嫚 王丽英 陈儒明 谢灏琳 宋素文

学 号 100604206 100604231 100604226 100604230

100404211 100604229 100604204 100604232 100604228 专业班级 10应用化学2班 指导教师 叶晓萍 提交日期______2012年11月23日____________

1

磁性材料

陈远超 温燕君 佘齐渠 温述明 黄彩嫚 王丽英 陈儒明 谢灏琳 宋素文

指导老师：叶晓萍

（ 广东省惠州学院化学工程系 广东惠州 516007 ）

摘要 磁性材料最开始在中国被发现并应用于中国四大发明中的指南针上，随后历经

多年的发展，磁性材料已经广泛的应用在我们的生活之中，也与信

惠州学院

HUIZHOU UNIVERSITY

材 料 化 学 论 文

中文题目：__________磁性材料____________________

英文题目： Magnetic Materials

姓 名__陈远超 温燕君 佘齐渠 温述明

黄彩嫚 王丽英 陈儒明 谢灏琳 宋素文

学 号 100604206 100604231 100604226 100604230

100404211 100604229 100604204 100604232 100604228 专业班级 10应用化学2班 指导教师 叶晓萍 提交日期______2012年11月23日____________

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磁性材料

陈远超 温燕君 佘齐渠 温述明 黄彩嫚 王丽英 陈儒明 谢灏琳 宋素文

指导老师：叶晓萍

（ 广东省惠州学院化学工程系 广东惠州 516007 ）

摘要 磁性材料最开始在中国被发现并应用于中国四大发明中的指南针上，随后历经

多年的发展，磁性材料已经广泛的应用在我们的生活之中，也与信

基本薄膜材料

名称：钇（Y）

三氧化二钇，（Y2O3）使用电子枪蒸镀，该材料性能随膜厚而变化，在500nm时折射率约为1.8.用作铝保护膜其极受欢迎,特别相对于800—12000nm区域高入射角而言,可用作眼镜保护膜,且24小时暴露于湿气中.一般为颗粒状和片状.

名称：二氧化铈（CeO2）

使用高密度的钨舟皿(较早使用)蒸发,在200℃的基板上蒸着二氧化铈,得到一个约为2.2的折射率,在大约3000nm有一吸收带其折射率随基板温度的变化而发生显著变化,在300℃基板500nm区域折射率为2.45,在波长短过400nm时有吸收,传统方法蒸发缺乏紧密性,用氧离子助镀可取得n=2.35(500nm)的低吸收性薄膜,一般为颗粒状,还可用一增透膜和滤光片等

.

名称：氧化镁(MgO)

必须使用电子枪蒸发因该材料升华,坚硬耐久且有良好的紫外线(UV)穿透性,250nm时n=1.86, 190nm时n=2.06. 166nm时K值为0.1, n=2.65.可用作紫外线薄膜材料.MGO/MGF2膜堆从200nm---400nm区域透过性良好,但膜层被限制在60层以内(由于膜应力)500nm时环境基板上得到n=1.70.由于大气CO2的干扰,MGO暴露表面形成一模糊的