磁性核壳结构颗粒中蜂腰磁滞回线的研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：随着科学技术发展，铁磁材料已经成为一种重要材料。含有铁磁/反铁磁（fm/afm）界面的磁性系统可能表现出交换偏置效应，可作为一种基于巨磁电阻的新型自旋阀器件的一部分，记录磁头中的磁记录介质或域稳定器。铁磁(fm)/反铁磁(afm)界面体系在外磁场中从高于反铁磁奈尔温度冷却到低温后，磁滞回线将沿磁场反方向偏离原点，同时伴随着矫顽力的增加。而fe3o4/γ-fe2o3（亚铁磁-铁磁核壳结构）的样品在不同磁场强度下场冷，m-h 出现交换偏置现象。

研究目的及意义：1. 交换偏置效应目前主要在双层膜或多层膜中研究，磁性核
壳结构中交换偏置研究较少，尤其是在 fe3o4颗粒体系中;

2. fe3o4/α-fe2o3亚铁磁-反铁磁核壳结构中研究界面能量对
交换偏置的产生有重要的意义;
3. fe3o4是自然界中易获得的磁性材料，易于推广。

2. 研究内容和预期目标

主要内容：核壳结构中随着金属层和绝缘层厚度的变化，呈现丰富的物理特性，尤其是在铁磁/反铁磁核壳结构中，交换偏置存在于铁磁—反铁磁材料界面处的效应。其宏观上表现为磁滞回线相对于零场的偏移，在没有外场时，反铁磁层的磁矩是杂乱排列的，当温度降低到反铁磁奈尔温度以下，反铁磁层的磁矩就会变成有序排列。本课题主要研究核壳结构中的电磁性能，尤其是结构中的交换偏置现象。

预期目标：

3. 研究的方法与步骤

用固相反应法进行核壳制备：

1.将fe3o4粉末压成片状，放置在al2o3垫片上，抽真空，大气压 为100 pa;

2.设定退火温度为860 k，施加10000 oe外磁场;

4. 参考文献

[1] Meiklejohn W H, Bean C P. New magnetic anisotropy[J]. Physical Review, 1956, 102(5): 1413-1414.
[2] Nogus J, Schuller I K. Exchange bias[J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 1999, 192(2): 203-232.
[3] Dobrynin A.N., Ievlev D.N., Temst K., and Lievens P., Critical size for exchange bias in ferromagnetic-antiferromagnetic particles. Applied Physics Letters, 2005, 87: 012501.
[4] Christian P. Gr?f R B, Michels A. Synthesis and magnetic properties of cobalt nanocubes[J]. Physical Review B, 2006, 73(21): 2401.
[5] Hwang Y, Subramanian A, An K, et al. Exchange bias behavior of monodisperse Fe3O4/γ-Fe2O3 core/shell nanoparticles[J]. Current Applied Physics, 2011, 12(3): 808-811.
[6] Kavich D W, Dickerson J H, Mahajan S V, et al. Exchange bias of singly inverted FeO/Fe3O4 core-shell nanocrystals [J]. Physical Review B , 2008, 78(17): 174414.
[7] Quy, Khac, Ong, et al. Role of frozen spins in the exchange anisotropy of core-shell Fe/Fe3O4 nanoparticles[J]. Journal of Physical Chemistry C, 2011, 115(6), 2665–2672.
[8] Liu X H, Liu W, Zhang Z D, et al. Mediating exchange bias by verwey transition in CoO/Fe3O4 thin film[J]. Journal of Applied Physics, 2018, 123(8): 083903.
[9] Review: C.P. Bean, in: C.A. Neugebauer, J.B. Newkirk, D.A. Vermilyea (Eds.), Structure and Properties of Thin Films, Wiley, New York, 1960, p. 331.
[10] Meiklejohn W.H., Bean C.P., Phys. Rev. 105 (1957) 904.
[11] Miguel Kiwi, Exchange bias theory. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2001, 234: 584-595.
[12] Wang Ping, Jin Chao, Pang Xin, Interfacial reconstruction, exchange bias and photo current effect in epitaxial Fe3O4/Co3O4 spinel heterostructure. Applied Surface Science, 2019, 493: 1236 -1242.
[13] Muhammed Shameem P.V., Senthil Kumar M., Training effect of the exchange bias in sputter deposited Fe3O4 thin films with varying thickness [J]. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2018, 458: 241-252.
[14] Kamzina A S, Valiullinb A A, Khurshid H, et al. Mossbauer studies of core-shell FeO/Fe3O4 nanoparticles [J]. Physics of the Solid State, 2018, 60: 382-389.
[15] Choukh A M. Effect of interface on exchange coupling in NiFe/FeMn system[J]. IEEE Transactions on Magnetics, 1997, 33(5): 3676-3678.

5. 计划与进度安排

第七学期
14—16周:指导老师向学生下达任务，学生根据要求收集资料。

第八学期
1周2024年2月20日-2月24日: 毕业论文工作动员。

1周2024年2月20日-2月24日: 指导教师完成在系统中毕业论文任务书的下发，系主任审核任务书。