磁纳米有序结构阵列薄膜制备及其磁光效应

磁纳米有序结构阵列薄膜制备及其磁光效应磁纳米有序结构阵列薄膜制备及其磁光效应

摘要：

本论文旨在研究磁纳米有序结构阵列薄膜的制备方法及其磁光效应。通过电子束光刻和磁控溅射技术，在单晶硅衬底上制备出周期性排列的磁纳米结构，然后利用磁控溅射技术在这些结构上沉积磁性薄膜，形成了磁纳米有序结构阵列薄膜。我们通过调节磁性薄膜的组分和厚度，对磁光效应进行了研究。实验结果表明，磁性薄膜的组分和厚度对磁光效应有很大影响，且可以通过调节电场强度控制其磁光效应的大小和方向。

关键词：

磁纳米结构；有序结构阵列薄膜；磁控溅射技术；磁光效应；电场控制

1.引言

磁纳米结构在磁存储、生物医药、传感器等领域有着重要的应用价值。其中，磁纳米有序结构阵列薄膜由于其具有周期性结构，在光学、磁学、电学等方面展现出了许多独特的物理性质。因此，磁纳米有序结构阵列薄膜成为了近年来的研究热点之一。

2.实验方法

2.1制备磁纳米有序结构阵列薄膜

本实验采用电子束光刻和磁控溅射技术制备磁纳米有序结构阵列薄膜。具体步骤如下：

（1）清洗单晶硅衬底，去除表面杂质。

（2）在单晶硅衬底上喷涂正胶，并使用电子束光刻机在正胶表面进行图案曝光和显影处理。

（3）使用电子束光刻机在正胶表面进行遮罩制备，去除未形成正胶的部分，形成单个磁纳米结构。

（4）使用磁控溅射技术在磁纳米结构上沉积磁性薄膜，沉积前先在真空室中进行高真空处理。

（5）重复步骤（3）和（4），在单晶硅衬底上依次沉积出一整个磁纳米有序结构阵列薄膜。

2.2测量磁光效应

使用莫尔斯信息磁光效应测试仪测量磁光效应。具体步骤如下：

（1）将样品装入到测量仪器中。

（2）在样品表面施加电场，调节电场的强度、方向和时间。

（3）记录样品发出的光信号强度，分析其偏振改变和旋光度的变化情况，得到磁光效应的大小和方向。

3.实验结果

3.1磁纳米有序结构阵列薄膜的制备

采用以上方法制得的磁纳米有序结构阵列薄膜如图1所示。可以看出，薄膜中磁性薄膜呈周期性排列结构，每个周期内含有数个磁纳米结构。

3.2磁光效应的调节

通过调节磁性薄膜的组分和厚度，可以调节磁光效应的大小和方向。图2展示了磁光效应随电场强度的变化情况。可以看出，在一定范围内，电场强度对磁光效应有显著影响，且可以通过控制电场强度调节磁光效应的大小和方向。

4.结论

本论文采用电子束光刻和磁控溅射技术制备了磁纳米有序结构阵列薄膜，并对其磁光效应进行了研究。实验结果表明，通过调节磁性薄膜的组分和厚度，可以控制磁光效应的大小和方向。此外，电场强度也能够显著影响磁光效应。本研究结果对于制备具有特殊物理性质的纳米结构材料具有重要的指导意义5.讨论

本文研究中使用的磁性材料是铁、镍、钴等单质或其合金。这些材料的磁性在制备磁纳米有序结构阵列薄膜时具有重要意义。同时，通过控制磁性薄膜的组分和厚度，可以调节磁光效应的大小和方向。

在本实验中使用的测量方法是莫尔斯信息磁光效应测试仪。这种方法可以获得高灵敏度和高空间分辨率的磁光效应测量结果。然而，实际应用中，由于磁光效应的信号很弱，所以需要更加灵敏的探测技术。

另外，本文中使用的磁纳米有序结构阵列薄膜制备方法是电子束光刻和磁控溅射技术。这些方法可以制备出高精度、高质量的纳米结构材料。然而，这些方法在成本和生产效率方面存在一定的局限性，为了实现大规模生产，需要进一步开发和研究更加经济实用的工艺方法。

6.结论

本研究使用电子束光刻和磁控溅射技术制备了磁纳米有序结构阵列薄膜，并通过莫尔斯信息磁光效应测试仪测量了磁光效应大小和方向。结果表明，通过调节磁性薄膜的组分和厚度，可以调节磁光效应的大小和方向。此外，电场强度也能够显著影响磁光效应。本研究结果对于制备具有特殊物理性质的纳米结构材料具有重要的指导意义。未来的研究可以进一步开发更加经济实用的制备方法，并探索更加灵敏的探测技术为了进一步探究磁光效应在纳米结构材料中的应用，未来的研究可以从以下几个方面展开：

1.提高材料制备的精度和效率。当前的制备方法局限于小规模、高成本，未来需要开发更加经济实用的工艺方法。

2.开展更多样化的研究，探索磁光效应在不同种类的材料中的表现和应用。比如，在半导体材料和碳基材料等领域中进行研究。

3.进一步研究磁光效应与其他光学效应的相互作用。磁光效应可以与光学吸收、散射、自旋轨道耦合等效应相互作用，综合利用这些效应可以实现更加复杂的控制。

4.研究磁光效应在信息存储及通讯中的应用。利用磁光效应可以设计出更加灵敏、高速、低功耗的信息处理、存储、通讯系统。

综合来看，磁光效应在纳米结构材料中具有潜在的应用前景，未来的研究需要进一步探索其在不同领域中的应用，并开发更加高效、经济的制备和探测技术5.探索磁光效应在生物医学中的应用。磁光效应可以应用于生物标记、医疗影像等领域，进一步研究将有望为生物医学技术带来革命性变革。

6.开发智能材料，利用磁光效应实现外界自动控制。通过磁光效应控制材料自身的机械、光学、电磁性质等，制备出能动态响应、自适应变形的新型智能材料。

7.深入探究磁光效应的物理机制。通过理论计算和实验观察，深入研究磁光效应与物质电