高绝缘磁性颗粒的制备及其性能研究文献综述
2020-05-20 20:09:06
文 献 综 述 材料科学是21世纪科技热点之一,在发达国家以及包括中国在内的主要发展中国家制定国策是的权重日益增加。
新材料的开发不仅可以极大地推动工业、农业、医学、环境科学、航空航天业和信息科学等发展,而且甚至可能对这些领域产生革命性的演变,给人类生活带来巨大变化。
在各种材料中,21世纪最具前途的新材料则是纳米材料,而在纳米材料中,磁性纳米颗粒膜又占有特殊而重要的地位[1]。
一、 磁性纳米颗粒膜的功能及应用 磁性纳米颗粒膜是纳米尺度的金属颗粒镶嵌于金属或非金属基质中所构成的一类复合薄膜。
在磁性纳米颗粒膜中,纳米尺度的的铁磁金属颗粒弥散分布在绝缘的非晶态基体中,这种独特的微观组织使得其具有高的电阻率、优良的软磁特性及高频电磁性能[2]。
例如FeCoB-SiO2纳米颗粒膜,其电阻率和饱和磁化强度如图1所示: 图1. FeCoB-SiO2颗粒膜饱和磁化强度和电阻率随SiO2含量的变化[3] 从图中可以看出,FeCoB-SiO2颗粒膜的饱和磁化强度随膜中SiO2的含量增加而降低,另一方面,其电阻率随着SiO2含量的增加而大幅度提高。
结合文献分析,这是由于SiO2非晶相所导致磁性颗粒尺寸的变化,多数FeCo磁性粒子被SiO2非晶相所包覆,使磁性粒子与SiO2相的界面面积大大增加,从而使得其与SiO2表层相邻的Fe、Co原子的磁矩因界面能而显著降低,因此磁性粒子表层出现了部分非磁性相,进而导致颗粒膜的Ms有所降低。
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另一方面,金属磁性颗粒被SiO2分隔和包覆,且粒间SiO2绝缘介质层厚度也随含量增加而变厚,从而降低金属粒子对材料电传导的贡献,减弱了颗粒膜的导电能力[3]。
与此同时,金属颗粒由于SiO2的含量增多而变得更加细小,这使得纳米尺寸效应显著地提高了材料的电阻率,纳米颗粒膜中表面和界面对电子的散射增强以及电子自由程变化都会是电阻率大大提高。