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摘 要

伴随电子信息与通信技术的发展,磁性纳米材料薄膜的适用范围越来越广，由于电磁器件不断地向高频化和小型化的方向发展,磁性纳米材料薄膜具有的高磁导率、高的饱和磁化强度和高的磁各向异性使其充满研究价值，并且在传感设备、磁记录装置、电感器和变压器等高频电器件方面应用广泛。目前，利用磁控溅射和分子束外延等制膜手段，人们已制备出有良好的具有高频磁特性的金属软磁纳米薄膜,但它们需要真空环境,成本比较高,很难适应大规模的工业化生产。与其相比,成本低、设备简单的化学水浴沉积技术,已被广泛应用于工业生产。为了使其更好地服务于工业化生产,化学水浴沉积制备磁性纳米薄膜的实验参数对薄膜磁性的影响还需要进一步的研究。本文介绍了浆料刮刀法制备四氧化三铁薄膜与水浴沉积法制备硫化镉薄膜，并采用台阶仪、X 射线衍射仪、扫描电镜和紫外-可见光分光光度计,霍尔效应仪研究了所制备磁性纳米薄膜的光性能、电性能、磁性能。

关键词：纳米磁性薄膜、磁光性质、磁电性质、霍尔效应

Preparation of magnetic thin films

Abstract

In recent years, with the development of electronic information industry and the communication technology, nanoscale magnetic thin film is widely used due to the high saturation magnetization, high permeability and high magnetic anisotropy. As the nanoscale magnetic thin film has high magnetic anisotropy and high saturation magnetization, it shows a potential application in high-frequency electronic devices, such as the sensor, magnetic recording, inductors and transformers. By magnetron sputtering and molecular beam epitaxy, researchers have prepared nanoscale magnetic thin film with high frequency magnetic properties. However, the methods above-mentioned require a vacuum environment, so the cost is relatively high and the methods are difficult to adapt to the large-scale industrialized production. Compared with them, chemical bath deposition cost less, and need simple equipment, so it has been widely used in industrial production. In order to make its application in practical production, perfect parameters are needed to fabricate magnetic thin films with excellent magnetic properties. In this paper, we used doctor blading method to prepare Fe₃O₄ magnetic thin films and chemical bath deposition to prepare CdS magnetic thin films. The magneto-optical properties, magneto-electrical properties, and Hall effect of prepared nanoscale magnetic thin films have been systematic studied.

Key Words: Nanoscale magnetic thin film; magneto-optical properties; magneto-electrical properties, Hall effect;

目 录

摘要....................................................................................................................................................1

Abstract II

目 录 III

第一章 文献综述 1

1.1磁性及磁性材料的概述 1

表1-1 磁性材料的性质 2

1.2纳米磁性材料的研究进展 3

1.2.1纳米磁性材料的分类 3

1.2.2纳米磁性材料的性质 4

1.2.3纳米磁性材料的应用 4

1.3磁性薄膜的研究进展 4

1.3.1磁性薄膜的分类 4

1.3.2磁性薄膜的性质 5

1.4薄膜的制备方法 6

1.4.1液相外延法 6

1.4.2化学气相沉积法 7

1.4.3真空蒸镀法 7

1.4.4溅射法 7

1.4.5分子束外延法 8

1.5薄膜的形成机理 8

第二章 实验部分 11

2.1试剂与仪器 11

2.1.1实验试剂 11

2.1.2仪器设备 11

2.2实验过程 12

2.2.1浆料刮刀法制备纳米四氧化三铁薄膜 12

2.2.2水浴沉积法制备纳米CdS薄膜 13

第三章 纳米磁性材料薄膜的表征与结果 15

3.1薄膜表征仪器 15

3.1.1 X射线衍射仪（XRD） 15

3.1.2扫描电子显微镜（SEM） 15

3.1.3电子光学显微镜 16

3.1.4霍尔效应检测仪 17

3.2浆料刮刀法制备纳米Fe₃O₄薄膜的相关表征结果 18

3.2.1 浆料刮刀法制备纳米Fe₃O₄薄膜的电阻和霍尔数据 18

3.3水浴沉积法制备CdS薄膜相关表征结果 19

3.3.1水浴沉积法制备CdS薄膜电子光学显微镜结果分析 19

3.3.2水浴沉积法制备纳米CdS薄膜的霍尔检测仪表征数据 21

第四章 结论 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 文献综述

1.1磁性及磁性材料的概述

人类对于磁性材料的认识起源于磁铁矿石的发现，具体的年代已经无从考证，但早在2500年前人类就发现了磁铁矿石吸引铁的现象。早在战国时期，中国劳动人民就利用磁铁发明了指示南北的指南器——司南。“磁体”这一词汇最早来自于希腊语“Magnesia”（古代盛产铁磁矿的土耳其地区名）。在欧洲地区，古希腊人发现铁通过与磁铁矿石接触、摩擦，自身也会具有磁性。由于铁磁矿的指北性，磁铁在当时也被成为“指路石”、“指南石”。第一个真正意义上对磁现象进行科学性研究的是英国人威廉吉尔伯托，他在1600年出版了磁学第一本经典专著《On the magnet》，他通过磁铁进行实验，在该书中第一次对地磁场做出了清晰的描绘，并且破除了当时许多对于磁学的不科学认识。吉尔伯托后的一百年中，对于磁学的科学研究并未有巨大进展，但在磁体的制造工艺上有了巨大的进步。随后在1825年人类发明出第一个可以产生强磁场的电磁铁，对于磁学的广泛深入研究才真正开始。此后，在安培、麦克斯韦尔、法拉第等科学家开创性发现与发明的基础上，磁学的基本理论逐渐得到完善。二十世纪初，随着金属电子理论、顺磁理论、分子磁学、磁畴理论、原子磁矩理论、电子自旋理论、金属电子量子理论的建立，这些理论的建立有利于磁学科学理论的完整确立。

根据磁化率的大小与符号，材料的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性（表1-1）。一般而言，绝大部分的物质不具有铁磁性或者顺磁性，本征具有抗磁性。

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