فهرست مطالب
عنوان.. صفحه
فصلاول ………………………………………………………………………………………………………………………………1
مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………2
1- 1 نانوسيموکاربردها ….. 4
1-1-1 نانوسیمهایمغناطیسیوکاربردها 4
1-1-2 رفتارمغناطیسیوکاربردنانوسیم‌هایچندلایه‌ای 5
1-1-3 مقاومتمغناطيسيبزرگGMR)) درنانوسيمهايمغناطيسي 6
1-1-4 نانوسيمهايمغناطيسيبهعنوانمحيطهايثبتمغناطيسي 9
1-2گزارشتحقیقاتانجامشدهدرزمینهیساختوبررسیخواصمغناطیسیوساختارینانوسیمهایمغناطیسیچندلایه 10
1-2-1ساختوبررسیویژگیهایمیکرومغناطیسینانوسیمهایچندلایهNi/Cu……. ………………………………………………………………………………………………………………………………………..11
1-2-2بازگشتمغناطیسیوابستهبهضخامتلایهیمغناطیسیدرنانوسیمهایچندلایهای .…..………………………………………………CoNi/Cu22
1-2-3 ساختوبررسیویژگیهایمغناطیسینانوسیمهایچندلایهایNi/Cuو……………………………………………………………NiFe/Cu29
1-2-4 الکتروانباشتآرایههاینانوسیمچندلایه Cu/NiوNi/Cu/FeوCu/Ni/Feوبررسیویژگیهایمغناطیسیآنها 35
فصلدوم…………………………………………………………………………………………………………………………….40
2-1 روشهايساختآرايههايازنانوسيمهاتوسطآلومینایحفرهدار 41
2-1-1 آماده‌سازیبسترپیشازآندایزآلومینوم 42
2-1- 2 آندایزآلومینیوم………………………………………………………………………………………………..43
2-1-2-1آندایزنرم…………………………………………………………………………………………..44
2 -1-2-2آندایزسخت……………………………………………………………………………………….45
2-1-2-3آندایزشتابدار……………………………………………………………………………………. 45
2-1-3 مکانیزمتشکیلحفره‌هادرآندایزآلومینیوم 45
2-2 روش‌هایانباشتدرقالبآلومینایحفره‌دار 47
2-2-1پرکردنحفرههابهروشالکتروانباشتشیمیایی 48
1-1-2-2 انباشت بوسیله ولتاژ مستقیم………………………………………………………………48
1-1-2-2 انباشت بوسیله ولتاژ متناوب………………………………………………………………48
1-1-2-2 انباشت بوسیله ولتاژ پالسی ……………………………………………………………….50
2-3افزایشقطرحفرههاوبهینهسازیضخامتلایهسدی 50
2-4الکتروانباشتنانوسیم‌هایچندلایه‌ای 52
2-4-1الکتروانباشتبهروشتکحمامی 54
2-4-2الکتروانباشتبهروشدوحمامی 54
2-5سیستم‌هایآنالیزنانوسیم‌هایمغناطیسی 55
2-5-1مغناطوسنجینمونهارتعاشی(VSM) 55
2-2-5پراشپرتوايکس (XRD) 55
2-2-6میکروسکوپالکترونیعبوری(TEM) 56
2-2-7طیفنگاریفلوئورسانساشعهایکس(XRF) 57
2-2-8میکروسکوپالکترونیروبشی (SEM) 57
2-2-9آنالیزتفکیکانرژی(EDX) 57
فصل سوم……………………………………………………………………………………………………………………………..58
هدفوانگیزپژوهش……………………………………………………………………………………………………………..59
3-1 ساختنانوسیمهایچندلایهNi/Cuدرقالبآلومینایآندیبهروشآندایزنرم 61
3-1-1 ساختقالبآلومیناباروشآندایزدومرحلهای 61
3-1-1-1 آمادهکردننمونههابرایآندایزمرحلهاول 61
3-1-1 -2 آندایزمرحلهیاول………………… 63
3-1-1-3 سونششیمیاییلایهاکسیدی 64
3-1-1-4 آندایزمرحله‌یدوم 64
3-1-1-5گشادسازیحفره‌ها 64
3-1-1-6 نازکسازیلایهسدی 65
3-2 الکتروانباشتنانوسیمهایچندلایهینیکل- مس 65
3-2-1 تعییندرصدترکیبشیمیایی،ساختاربلوریوبررسیخواصمغناطیسینانوسیمهایآلیاژیNiCuوچندلایهایهایNi/Cu 69
3-2-1-1 آمادهسازینمونههاجهتآنالیزXRDوXRFوTEM 70
3-3ساختنانوسیمهایچندلایهای Ni/Cu دریکتکحمام،باالكتروانباشتپالسمتناوب ………………………………………………………………………………………………………………………………………71
3-3-1ساختنانوسیم‌هایآلیاژیNiCu 72
3-3-1-1 آنالیزXRDوتحلیلنتایجبراینانوسیمهایآلیاژیNi – Cu 76
3-3-1-2 آنالیزXRFبراینانوسیمهایآلیاژیNi -Cu 77
3-4 ساختنانوسیمهایچندلایهایNi/Cu 78
3-4-1 نتایجآنالیز..…………………………………………… TEM79
3-4-2 نتایجحاصلازXRD درنانوسیمهایچندلایهیNi/Cu 84
3-4-3 نتایجحاصلازآنالیزXRFبراینانوسیمهایچندلایهایNi/Cu 88
3-4-4 اندازهگیریخواصمغناطیسینانوسیمهایچندلایهNi/Cuالکتروانباشتشدهبااستفادهازمحلولالکترولیتحاویسولفاتمس 005/0 مولار 90
3-4-5اندازهگیریخواصمغناطیسینانوسیمهایچندلایهNi/Cuالکتروانباشتشدهبااستفادهازمحلولالکترولیتحاویسولفاتمس 02/0 مولار………………….. 94
3-4-6تحلیلوبررسیخواصمغناطیسینانوسیمهایچندلایهNi/Cuساختهشدهباهردومحلول……………………………………………………………………………………98
نتیجهگیری………………………………………………………………………………………………………………………………105
فهرست مراجع…………………………………………………………………………………………………………………………106
فهرست شکلها
عنوانصفحه
شکل1-1: شمای کلی یک GMR سه لایه ای و نمایش بستگی مقاومت به جهت مغناطش لایه ها………………………………………………………………………………………………………….8
شکل1- 2: طرح شماتیک چگونگی جهت گیری جریان در هندسهCIP GMR و CPPGMR………………………………………………………………………………………………9
شکل 1-3: تصویرTEM ازنانو سیم چند لایه ای Ni/Cu با قطر nm100، با 20لایه نیکل و 10لایه مس . این تصویر از قرار دادن یک قطره از نانو سیم حل شده و معلق بر روی شیکه ای از طلا و لایه ی سوراخ دار کربنی تهیه شده است …………………………………………………………………12
شکل 1- 4 : حلقه هابی پسماند الکتروانباشت نانو سیم چند لایه ای .Ni/Cuشکل (a) : نانو سیم ] ، بخش نیکلی میله شکل مانند با نسبت ابعاد 5/2 و 50d = .شکل(b) : نانو سیم ] ،بخش نیکلی دیسک مانند با نسبت ابعادی 1/0و 50d = .شکل (c) : نانو سیم ]، بخش نیکلی متقارن با نسبت ابعاد 0/1و100 d =………………………………………………………………………….13
شکل1-5 : طرحی از حالات میکرومغناطیس برای نانو سیم های چند لایه ای Ni/Cu.خطوط نقطه چین مرزهایی از حالات میکرو مغناطیسی بدست آمده از آرایه های دو بعدی FM را نشان می دهد………………………………………………………………………………………………………………………….16
شکل1-6 : ضخامت لایهی مس بر حسب مغناطش پسماند برای نانوسیمهای چند لایهای ……………………………………………………………………………..16
شکل1-7 : حلقه های پسماند الکتروانباشت نانو سیم چند لایه ای Ni/Cu.شکل( a) : نانو سیم ] ، بخش نیکلی میله شکل مانند با نسبت ابعاد 5/2 ،d = 50 nm .شکل( b) : نانو سیم ] ،بخش نیکلی متقارن با نسبت ابعا0/1 ، d =100 nm.شکل( c) : نانو سیم ]، بخش نیکلی دیسک شکل با نسبت ابعادی 1/0، d =50 nm………………………………………………………..19
شکل 1-8 : شبیه سازی میکرومغناطیسی از ساختارNi/Cu/Niبا ضخامت nm50 .(a-c) : با زاویههای شیب 0،10،20 به ترتیب.(d-f) : با زاویههای شیب 0،10،20 ب ترتیب……………………..21
شکل1-9: تصویر SEM نانو سیم های چند لایه CoNi/Cuبا ضخامت t(CoNi)=36 و t(Cu) = 26 قبل از حذف قالب آلومینا…………………………………………………………………..23
شکل 1-10 : تصویر SEM نانو سیم های چند لایهیCoNi/Cuبعد از حذف قالب آلومینا باضخامتt(CoNi)=36 وt(Cu) = 26 ……………………………………………………….23
شکل1-11 : طیفXRD نانو سیمهای CoNi/Cu با ضخامت t(CoNi) = 850,51,17……………………………………………………… t(Cu) = 4.2 nm25
شکل 1-12 : a) طرح شماتیکی نانوسیمهای چند لایهی میله مانند (bحلقهی پسماند مغناطیسی برای نانوسیمهای CoNi/Cu با t(Cu) = 4.2 nm و 5/7 t(CoNi) = و c) حلقهی پسماند مغناطیسی برای نانوسیمهای CoNi/Cu با t(Cu) = 4.2 وm 1 t(CoNi) = …………………………………………………………………………………………………………………………….26
شکل1-13: a) طرح شماتیکی نانوسیمهای چند لایهی دیسک مانند (b حلقهی پسماند مغناطیسی برای نانوسیمهای CoNi/Cu با t(Cu) =4.2 nm و 12 t(CoNi) = و c) حلقهی پسماند مغناطیسی برای نانوسیمهای CoNi/Cu با t(Cu) = 4.2 nm وnm 8/6 t(CoNi) = ……………………………………………………………………………………………………………………………27
شکل 1-14 : تصویر TEMاز نانو سیم چند لایه ای Ni/Cu با ضخامت nm40………………31
شکل 15-1 : نمودار تغییر فاز MFM نانو سیم چند لایهای Ni/Cu……………………………..32
شکل 1-16 : حلقهی پسماند از نانو سیم چند لایه Ni/Cu با ضخامت nm 35. زمان انباشت نیکل ثابت (20ثانیه) و زمان انباشت مس مختلف است.میدان به کار برده شده بر قالب عمود است …………………………………………………………………………………………………………………………………33
شکل 1- 17: حلقه های پسماند برای نانوسیم چند لایه ای NiFe/Cu با ضخامت nm45. زمان انباشت NiFe ثابت(10ثانیه) و زمان انباشت Cu متفاوت است .شکل a : میدان مغناطیسی به کار برده شده عمود به قالب (موازی با محور نانو سیم)شکل b : میدان مغناطیسی به کار برده شده موازی با قالب (عمود به محور نانو سیم)…………………………………….34
شکل 1-18 : تصویر SEM از نانوسیمهای چندلایه.b) نانوسیم چندلایهی Ni/Cu/Fe,c) نانوسیم چندلایهی Cu/Ni/Fe,d) نانوسیم چندلایهی Cu/Ni ……………………………38
شکل1-19 : تصاویری از حلقههای پسماند نانوسیمهای چندلایهای بر زوی بستر مس.b)نانوسیم چندلایهای Ni/Cu/Fe ، c) نانوسیم چندلایهای Cu/Ni/Fe ، c)نانو سیم چندلایهای Cu/Ni……………………………………………………………………………………………………………………………………….39
شکل 2-1 : فرآیند آندایز دو مرحله‌ای……………………………………………………………………………………..45
شکل 2-2 : مراحل آندایز از ابتدا تا مرحله به تعادل رسیدن جریان که از I تا IV شماره گذاری شده است……………………………………………………………………………………………………………………….46
شکل 2-3 : تصویری از یک حفره هنگام آندایز………………………………………………………………………..47
شكل 2-4 : نمونه اي از ولتاژ مورد استفاده در انباشت الكتروشيميايي متناوب……………………..49
شكل 2-5 : مراحل انباشت الکتروشیمیایی با استفاده از ولتاژ متناوب یا پالسی با استفاده از نازک سازی لایه ی سدی…………………………………………………………………………………………………………49
شکل 2-6 : حفره های فرعی منشعب شده در کف حفره های اصلی، در نتیجه کاهش ولتاژ آندی………………………………………………………………………………………………………………………………………….52
شکل 3-1: سامانه استفاده شده در الکتروپولیش…………………………………………………………………..62
شکل 3-2 : نمودار جریان و ولتاژ بر حسب زمان در فرایند الکتروپولیش………………………………63
شکل 3-3 : (a نمودار جریان و ولتاژ نسبت به زمان برای نهشت لایهی Cu در یک نمونه نانوسیم چند لایه (b نمودار جریان و ولتاژ نسبت به زمان برای نهشت لایهی Niدر یک نمونه نانوسیم چند لایه………………………………………………………………………………………………………………………68
شکل 3-4 : منحنی تغییرات بار نسبت به زمان نهشت در طول انباشت 20 لایه Ni وCu با تعداد 400 پالس سینوسی برای نهشت لایهی نیکل و تعداد 200 پالس برای نهشت لایهی مس…………………………………………………………………………………………………………………………………………….69
شکل 3-5 : (a حلقهی پسماند مغناطیسی برای نانوسیمهای آلیاژی NiCu ساخته شده با محلول02/0 مولار سولفات مس با زمان خاموشی ms 196. (b حلقهی پسماند مغناطیسی برای نانوسیمهای آلیاژی NiCu ساخته شده با محلول 02/0 مولار سولفات مس با زمان خاموشی ms 5…………………………………………………………………………………….74
شکل 3-6 :(cحلقهی پسماند مغناطیسی برای نانوسیمهای آلیاژی NiCu ساخته شده با محلول 005/0 مولار سولفات مس با زمان خاموشی ms 196.(d حلقهی پسماند مغناطیسی برای نانوسیمهای آلیاژیNiCu ساخته شده با محلول 005/0 مولار سولفات مس با زمان خاموشی ms 5………………………………………………………………………………………………………………………….75
شکل3-7 : A) طیف XRD نانوسیم آلیاژی NiCuبا ولتاژ اکسایش- کاهش 10- 18 و زمان خاموشی 5 (B طیف نانوسیم آلیاژی NiCu با ولتاژ اکسایش- کاهش 12-12 و زمان خاموشی 196………………………………………………………………………………………………………….76
شکل 3-8 : تصاویرTEM از نانوسیمهای چند لایهی Ni/Cu.نانوسیمNi/Cu ساخته شدهبا تعداد 200 پالس برای لایهی مس و 400 پالس برای لایهی نیکل با استفاده از محلول دوم و 30 دقیقه عریض سازی حفرهها : (a بزرگنمایی 80000 برابر b)بزرگنمایی 50000 برابر…………………………………………………………………………………………..80
شکل 3-9: تصاویر TEM از نانوسیمهای چند لایهی Ni/Cu.نانوسیم Ni/Cu ساخته شدهبا تعداد 200 پالس برای لایهی مس و100 پالس برای لایهی نیکل با استفاده از محلول دوم و 30 دقیقه عریض سازی حفرهها : (C بزرگنمایی 80000 برابر و d) بزرگنمایی 100000برابر…………………………………………………………………………………81
شکل 3-10 : طیف حاصل از پراش پرتو ایکس برای محلول 02/0 مولار سولفات مس و 30 دقیقه عریض……………………………………………………………………………………………………………………………..84
شکل 3-11: طیف حاصل از پراش پرتو ایکس برای محلول 02/0 مولار سولفات مس و 10 دقیقه عریض سازی……………………………………………………………………………………………………………………85
شکل 3-12 : طیف حاصل از پراش پرتو ایکس برای محلول 005/0 مولار سولفات مس و 30 دقیقه عریض سازی…………………………………………………………………………………………………………………..85
شکل 3-13 : طیف حاصل از پراش پرتو ایکس برای محلول 005/0 مولار سولفات مس و 10 دقیقه عریض سازی…………………………………………………………………………………………………………………..86
شکل3-14 : حلقهی پسماند مغناطیسی نانوسیمهای چندلایهی Ni/Cu ساخته شده با محلول سولفات مس 005/0 مولار با تعداد 200پالس برای لایهی مس و تغییر تعداد پالس برای لایهی نیکل با مدت زمان 30 دقیقه عریض سازی حفرهها………………………………………………………………92
شکل3-15 : حلقهی پسماند مغناطیسی نانوسیمهای چندلایهی Ni/Cu ساخته شده با محلول سولفات مس 005/0 مولار ، با تعداد 200پالس برای لایهی مس و تغییر تعداد پالس برای لایهی نیکل با مدت زمان 10 دقیقه عریض سازی حفرهها……………………………………………………………93
شکل3-16 : حلقهی پسماند مغناطیسی نانوسیمهای چندلایهی Ni/Cu ساخته شده با محلول سولفات مس 02/0مولار، با تعداد 200پالس برای لایهی مس و تغییر تعداد پالس برای لایهی نیکل با مدت زمان 30 دقیقه عریض سازی حفرهها…………………………………………………………………96
شکل3-17 : حلقهی پسماند مغناطیسی نانوسیمهای چندلایهی Ni/Cu ساخته شده با محلول سولفات مس02/0 مولار، با تعداد 200پالس برای لایهی مس و تغییر تعداد پالس برای لایهی نیکل با مدت زمان10 دقیقه عریض سازی حفرهها…………………………………………………………………97
شکل3-18 : روند تغییرات میدان وادارندگی نانوسیمهای چند لایهی Ni/Cu ساخته شده با محلول 005/0 مولارسولفات مس ، نسبت به تغییرات تعداد پالسهای لایهی نیکل ، با تعداد 200پالس برای لایهی مس………………………………………………………………………………………………………99
شکل3-19 : روند تغییراتنسبت مربعی نانوسیمهای چند لایهی Ni/Cu، نسبت به تغییرات تعداد پالسهای لایهی نیکل ، با تعداد 200پالس برای لایهی مس……………………………………..101
شکل3-20 : روند تغییرات میدان وادارندگی نانوسیمهای چند لایهی Ni/Cu ساخته شده با استفاده از محلول02/0 مولار سولفات مس، نسبت به تغییرات تعداد پالسهای لایهی نیکل ، با تعداد 200پالس برای لایهی مس…………………………………………………………………………………………..103
شکل3-21 : روند تغییرات نسبت مربعی در نانوسیمهای چند لایهی Ni/Cu ساخته شده با استفاده از محلول02/0 مولار سولفات مس، نسبت به تغییرات تعداد پالسهای لایهی نیکل ، با تعداد 200پالس برای لایهی مس………………………………………………………………………………………….103
فهرست جدولها
عنوان صفحه
جدول 1- 1 : ویژگیهای مغناطیسی نانوسیم چند لایهای ..Ni/Cu………………………………….20
جدول 1-2 : وادارندگی و نسبت مربعی نانوسیم چند لایهایNi/Cu مشاهده شده در شکل 1-16…………………………………………………………………………………………………………………………………………33
جدول 1-3 : وادارندگی و نسبت مربعی برای نانو سیم چندلایهایNiFe/Cu مشاهده شده در شکل 1-17……………………………………………………………………………………………………………………………….35
جدول 1-4 : طول و قطر نانوسیمها………………………………………………………………………………………….37
جدول 1-5 : ویژگیهای نانوسیمهای چند لایه……………………………………………………………………….39
جدول 3-1 : مغناطش اشباع نانوسیمهای آلیاژی Ni/Cu در زمانهای خاموشی مختلف در دو محلول……………………………………………………………………………………………………………………………………….73
جدول 3-2 : درصد اتمی عناصر موجود در الیاز Ni- Cu در زمانهای انباشت مختلف در دو محلول………………………………………………………………………………………………………………………………………..77
جدول 3-3 : طول، قطر و نسبت مشخصه لایه نیکل در نانوسیمهایNi/Cu ساخته شده با محلول 02/0 مولار سولفات مس در 10 و 30 دقیقه عریض سازی……………………………………….82
جدول3-4 : مقادیر فاکتور وامغناطش در 10 و 30 دقیقه عریض سازی حفرهها در پالسهای مختلف نیکل……………………………………………………………………………………………………………………………..83
جدول 3-5 : شدت قلههای Cu (111)و Cu (200)و Cu (220)در پالسهای مختلف……….87
جدول3-6 : شدت قلههای Ni (111) و Ni (200)در پالسهای مختلف نیکل……………………..88
جدول3-7 : درصد اتمی مس و نیکل بر حسب تعداد پالس نیکل………………………………………….89
جدول : 8-3 نتایجآنالیزمغناطیسیشاملمیدانوادارندگیو نسبت مربعی و مغناطش اشباعنانوسیمهایNi/Cuساخته شده با محلول سولفات مس 005/0 مولار در200پالس برای مس وپالس هایمختلف………………………………………………………………………………………………………………..91
جدول : 9-3 نتایجآنالیزمغناطیسیشامل میدان وادارندگیو نسبت مربعی و مغناطش اشباع نانوسیمهایNi/Cu ساخته شده با محلول سولفات مس 02/0 مولار،در200پالس برای مس وپالس هایمختلف برای نیکل………………………………………………………95
فهرست علائم اختصاری
حالت میدان مغناطیسی اعمالی موازی با محور نانوسیم |
OOP ( Out Of Plain) |
حالت میدان مغناطیسی اعمالی عمود با محور نانوسیم |
IP (In- Plain) |
میدان وادارندگی |
(Coercivity) |
میدان اشباع |
(Saturation Field) |
مغناطش اشباع |
(Saturation Magnetization) |
اسیدیته |
PH |
اورستد |
Oe (Orested) |
واحد اختیاری |
a.u. (arbitrary unit) |
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.