一种尖晶石型Zn_1-xNi_xFe₂O₄顺磁性和铁磁性薄膜及其制备方法

一种尖晶石型Zn_1-xNi_xFe₂O₄顺磁性和铁磁性薄膜及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种尖晶石型Zn1?xNixFe2O4顺磁性和铁磁性薄膜及其制备方法，包括以下步骤：将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比溶于乙二醇甲醚和醋酸酐中，搅拌得到均匀前驱液，用旋涂法和逐层退火的工艺在基片上制备出致密度高晶粒尺寸均匀的顺磁性和铁磁性的Zn1?xNixFe2O4薄膜，x＝0.1～0.7；且当x＝0.1时该薄膜表现为超顺磁特性，当x＝0.3～0.7时该薄膜表现为铁磁特性。本发明采用溶胶凝胶工艺，设备要求简单，适宜在大的表面和形状不规则的表面上制备薄膜，且化学组分精确可控，并且可通过元素掺杂量的变化对薄膜的顺磁性和铁磁性进行调控。
【专利说明】
_种尖晶石型Zn1-XN i xFe204顺磁性和铁磁性薄膜及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于功能材料领域，具体涉及一种尖晶石型Zn1-xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]铁酸盐是一种非常优秀的半导体材料，同时也是一种非常重要的磁性材料，被广泛应用于铁磁流体，磁药物传输，磁高密度信息存储;其块材也具有优良的软磁性。
[0003]如纳米ZnFe 2 04是一种重要的软磁材料，在光、热、电、磁等方面表现出许多新奇的特性，近年来受到人们的普遍关注，对这一类铁酸盐的进一步研究和开发利用具有十分重要的意义。
[0004]尖晶石属离子型化合物，通式为Α(2+)Β2(3+)04，属立方晶系，Fd_3M空间群，在形态上为立方体晶型，且解理。02—呈面心立方紧密堆积在该结构中，在02—的间隙中会出现金属离子镶嵌其中。有8个分子分布在尖晶石结构晶体里的晶胞中，64个四面体和16个八面体其中由16个氧离子组成，金属离子只占据其中的8个四面体(A位)与16个八面体(B位)。其中A-0，B-O均为较强的离子键，并且静电键强度相等，导致尖晶石具有一定的特殊性能，如材料硬度大、化学性能稳定、熔点高等优点。
[0005]但是ZnFe2O4薄膜的铁磁性能太弱，不能满足实际的强磁性应用。因此，研究如何提高ZnFe2O4薄膜的铁磁性能具有重要意义。

【发明内容】

[0006]本发明的目的在于提供一种尖晶石型ZmiNixFe2O4顺磁性和铁磁性薄膜及其制备方法，通过掺杂强磁性Ni2+离子，能够获得具有优异铁磁性能的ZmiNixFe2O4晶态薄膜。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0008]一种尖晶石型ZruiNixFe2O4顺磁性和铁磁性薄膜，该薄膜的结构式为Zn1-抓仏204，1 = 0.1?0.7;该薄膜为立方相的尖晶石结构，空间点群为?(1-3111(227);当x = 0.1时该薄膜表现为超顺磁特性，当x = 0.3?0.7时该薄膜表现为铁磁特性。
[0009]当χ = ο.1时，该薄膜的饱和磁化强度Ms = 10?I lemu/cm3;当x = 0.3?0.7时，该薄膜的饱和磁化强度Ms = 156?246emu/cm3，剩余磁化强度Mr = 4?62emu/cm3。
[0010]一种尖晶石型ZmiNixFe2O4顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，包括以下步骤:
[0011 ] 步骤1:将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为1-X: X: 2溶于乙二醇甲醚中，X = 0.1?0.7，搅拌均匀后再加入醋酸酐，得到Zm—xNixFe204前驱液；
[0012]步骤2:采用旋涂法在基片上旋涂Zm—xNixFe204前驱液，得到Zm—xNixFe204湿膜，ZmiNixFe2O4湿膜经匀胶后在250?300°C下烘烤得干膜，再于650?750°C下在空气中退火，得到晶态Zm—xNixFe204薄膜；
[0013]步骤3:待晶态Zm—xNixFe204薄膜冷却后，在晶态Zm—xNixFe204薄膜上重复步骤2，直至达到所需厚度，即得到尖晶石型ZmiNixFe2O4顺磁性和铁磁性薄膜。
[0014]所述的Zm—xNixFe204前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为(3.5?4.5):1，Zm—xNixFe204前驱液中Fe离子的浓度为0.1?0.3mol/L。
[0015]所述步骤2在进行前，先将基片表面清洗干净，然后在紫外光下照射处理，使基片表面达到原子清洁度。
[0016]所述的基片为FTO/玻璃基片、Si基片、SrT13单晶基片或LaN13单晶基片。
[0017]所述步骤2中匀胶时的匀胶转速为4200?4500r/min，匀胶时间为7?10s。
[0018]所述步骤2中匀胶后的烘烤时间为1?15min。
[0019]所述步骤2中的退火时间为25?30min。
[0020]所述的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜由10?15层晶态Zm—xNixFe204薄膜构成。
[0021 ]相对于现有技术，本发明具有以下有益效果:
[0022]1.本发明提供的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，选择过渡金属Ni进行ZnFe204的A位掺杂，由于Ni是具有铁磁性的金属元素，随着Ni掺杂含量的增加，制得的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的饱和磁化强度增大，提高了 ZnFe2O4薄膜的铁磁性能。其原因是，一方面，这是因为Ni离子改变了薄膜的结构并改变了 Fe-O-Fe倾斜角，另一方面，磁性Ni和Fe离子之间的亚铁磁耦合可以增加饱和磁化强度。
[0023]2.目前用于制备ZnFe2O4薄膜的方法很多，如机械化学合成法、化学共沉淀法、溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、水热法、前驱物固相反应法等。相比其他方法，Sol-Gel方法由于设备简单，反应容易进行，反应温度较低，易操作，适宜在大的表面和形状不规则的表面上制备薄膜，易实现分子水平上的均匀掺杂，以及化学组分精确可控等优点而被广泛用来制备铁电材料。本发明中采用溶胶凝胶法，因为溶胶-凝胶法制备过程中没有机械混合，不易引入杂质，产物纯度高，而且利用此方法可以实现分子水平的混合，因此体系均匀性好。本发明通过过渡元素Ni掺杂ZnFe2O4,在基板上制备Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜，通过掺杂可以得到高的饱和磁化强度。
[0024]3.本发明提供的尖晶石型2111—抓仏204顺磁性和铁磁性薄膜，在1 = 0.1时表现为超顺磁特性，在X = 0.3?0.7时表现为铁磁特性，可以通过Ni元素掺杂量的变化对Zn1 一xNixFe204薄膜的顺磁性和铁磁性进行调控。
【附图说明】
[0025]图1是本发明制备的Zm—xNixFe204薄膜的XRD图；其中(b)是(a)的局部放大图；
[0026]图2是本发明制备的ZnQ.5N1.5Fe204薄膜的拉曼图谱；
[0027]图3是本发明制备的ZnQ.5NiQ.5Fe204薄膜的SEM图；
[0028]图4是本发明制备的Zm-xNixFe204薄膜的磁滞回线图；
[0029]图5是本发明制备的Zm—xNixFe204薄膜的饱和磁化强度Ms与Ni的掺杂量X的关系曲线。
【具体实施方式】
[0030]下面结合本发明较优的实施例和附图对本发明做进一步详细说明。
[0031]实施例1
[0032]步骤I，将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为0.9:0.1: 2溶于乙二醇甲醚中(X =
0.1)，搅拌30min后，再加入醋酸酐，得到Fe离子浓度为0.3mol/L的稳定的ZnQ.9NiQ.!Fe2O4前驱液，Zn0.gN1.1Fe:^前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为4:1 ；
[0033]步骤2，将FTO/玻璃基片依次置于洗涤剂、丙酮、乙醇中超声波清洗，每次超声波清洗1min后用大量蒸馏水冲洗FTO/玻璃基片，最后用氮气吹干。然后将FTO/玻璃基片放入烘箱烘烤至干燥，取出静置至室温。再将洁净的FTO/玻璃基片置于紫外光照射仪中照射40min，使FTO/玻璃基片表面达到“原子清洁度”。采用旋涂法在FTO/玻璃基片上旋涂Zn0.9N1.!Fe2O4前驱液，制备Zn0.9N1.!Fe2O4湿膜，对Zn0.9N1.!Fe2O4湿膜匀胶，匀胶转速为4300r/min，匀胶时间为8s，匀胶结束后，在280°C温度下烘烤12min得干膜，再在700°C温度下空气中层层退火28min，得到晶态Zn0.gN1.1Fe204薄膜；
[0034]步骤3，待晶态Zn0.9附().而204薄膜冷却后，在晶态Zn0.gN1.!Fe2O4薄膜上重复步骤2，重复12次，得到尖晶石型Zn0.gN1.!Fe2O4顺磁性和铁磁性薄膜。
[0035]采用XRD测定尖晶石型Zn0.9祖0.收204顺磁性和铁磁性薄膜的物相组成结构。用SQUIDMPMS-XL-7测试尖晶石型Zn0.9N1.!Fe2O4顺磁性和铁磁性薄膜室温下为超顺磁行为，测得其饱和磁化强度Ms = 10?I lemu/cm3。而按照本发明的方法，在步骤I中不掺杂Ni制得的ZnFe204薄膜的饱和磁化强度Ms = 7?8emu/cm3。
[0036]实施例2
[0037]步骤I，将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为0.7:0.3: 2溶于乙二醇甲醚中(X =
0.3)，搅拌30min后，再加入醋酸酐，得到Fe离子浓度为0.3mol/L的稳定的ZnQ.7NiQ.3Fe204前驱液，ZnQ.7N1.3Fe204前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为4:1 ；
[0038]步骤2，将FTO/玻璃基片依次置于洗涤剂、丙酮、乙醇中超声波清洗，每次超声波清洗1min后用大量蒸馏水冲洗FTO/玻璃基片，最后用氮气吹干。然后将FTO/玻璃基片放入烘箱烘烤至干燥，取出静置至室温。再将洁净的FTO/玻璃基片置于紫外光照射仪中照射40min，使FTO/玻璃基片表面达到“原子清洁度”。采用旋涂法在FTO/玻璃基片上旋涂Zn0.7NiQ.3Fe204前驱液，制备Zn0.7NiQ.3Fe204湿膜，对Zn0.7NiQ.3Fe204湿膜匀胶，匀胶转速为4300r/min，匀胶时间为8s，匀胶结束后，在280°C温度下烘烤12min得干膜，再在700°C温度下空气中层层退火28min，得到晶态Ζηο.γΝ?ο.3Fe204薄膜；
[0039]步骤3，待晶态ZnQ.7NiQ.3Fe204薄膜冷却后，在晶态ZnQ.7NiQ.3Fe204薄膜上重复步骤2，重复12次，得到尖晶石型Ζηο.τΝ?ο.3Fe204顺磁性和铁磁性薄膜。
[0040]采用XRD测定尖晶石型ZnQ.7N1.3Fe204顺磁性和铁磁性薄膜的物相组成结构。用SQUID MPMS-XL-7测试尖晶石型ZnQ.7N1.3Fe204顺磁性和铁磁性薄膜室温下的铁磁性能，测得其剩余磁化强度Mr = 4?6 emu/cm3，饱和磁化强度Ms = 156?158emu/cm3。
[0041 ] 实施例3
[0042]步骤I，将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为0.5:0.5: 2溶于乙二醇甲醚中(X =
0.5)，搅拌30min后，再加入醋酸酐，得到Fe离子浓度为0.3mol/L的稳定的ZnQ.5N1.5Fe204前驱液，ZnQ.5N1.5Fe204前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为4:1 ；
[0043]步骤2，将FTO/玻璃基片依次置于洗涤剂、丙酮、乙醇中超声波清洗，每次超声波清洗1min后用大量蒸馏水冲洗FTO/玻璃基片，最后用氮气吹干。然后将FTO/玻璃基片放入烘箱烘烤至干燥，取出静置至室温。再将洁净的FTO/玻璃基片置于紫外光照射仪中照射40min，使FTO/玻璃基片表面达到“原子清洁度”。采用旋涂法在FTO/玻璃基片上旋涂Zn0.5N1.5Fe204前驱液，制备ZnoJ1.5Fe204湿膜，对ZnoJ1.5Fe204湿膜匀胶，匀胶转速为4300r/min，匀胶时间为8s，匀胶结束后，在280°C温度下烘烤12min得干膜，再在700°C温度下空气中层层退火28min，得到晶态Zn0.sN1.5Fe204薄膜；
[0044]步骤3，待晶态ZnQ.5NiQ.5Fe204薄膜冷却后，在晶态ZnQ.5NiQ.5Fe204薄膜上重复步骤2，重复12次，得到尖晶石型Zn0.sN1.5Fe204顺磁性和铁磁性薄膜。
[0045]采用XRD测定尖晶石型Zn0.5Ni().5Fe204顺磁性和铁磁性薄膜的物相组成结构。用Raman光谱测定尖晶石型Zn0.5N1.5Fe204顺磁性和铁磁性薄膜的特征振动模的相对位置，从而分析结构的变化。用FE-SEM测定尖晶石型Zn0.5N1.5Fe204顺磁性和铁磁性薄膜的微观形貌。用SQUID MPMS-XL-7测试尖晶石型ZnQ.5NiQ.5Fe204顺磁性和铁磁性薄膜室温下的铁磁性能，测得其剩余磁化强度Mr = 40?45emu/cm3，饱和磁化强度Ms = 244?246emu/cm3。
[0046]实施例4
[0047]步骤I，将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为0.3:0.7: 2溶于乙二醇甲醚中(X =
0.7)，搅拌30min后，再加入醋酸酐，得到Fe离子浓度为0.3mol/L的稳定的ZnQ.3NiQ.7Fe204前驱液，ZnQ.3NiQ.7Fe204前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为4:1 ；
[0048]步骤2，将FTO/玻璃基片依次置于洗涤剂、丙酮、乙醇中超声波清洗，每次超声波清洗1min后用大量蒸馏水冲洗FTO/玻璃基片，最后用氮气吹干。然后将FTO/玻璃基片放入烘箱烘烤至干燥，取出静置至室温。再将洁净的FTO/玻璃基片置于紫外光照射仪中照射40min，使FTO/玻璃基片表面达到“原子清洁度”。采用旋涂法在FTO/玻璃基片上旋涂Zn0.3NiQ.7Fe2O4前驱液，制备ZnQ.3N1.7Fe204湿膜，对ZnQ.3N1.7Fe204湿膜匀胶，匀胶转速为4300r/min，匀胶时间为8s，匀胶结束后，在280°C温度下烘烤12min得干膜，再在700°C温度下空气中层层退火28min，得到晶态Zn0.3N10.7Fe204薄膜；
[0049]步骤3，待晶态ZnQ.3NiQ.7Fe204薄膜冷却后，在晶态ZnQ.3NiQ.7Fe204薄膜上重复步骤2，重复12次，得到尖晶石型Zn0.3N1.7Fe204顺磁性和铁磁性薄膜；
[0050]采用XRD测定尖晶石型ZnQ.3N1.7Fe204顺磁性和铁磁性薄膜的物相组成结构。用SQUID MPMS-XL-7测试尖晶石型ZnQ.3NiQ.7Fe204顺磁性和铁磁性薄膜室温下的铁磁性能，测得其剩余磁化强度Mr = 60?62emu/cm3，饱和磁化强度Ms = 224?226emu/cm3。
[0051 ] 实施例5
[0052]步骤I，将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为0.8:0.2: 2溶于乙二醇甲醚中(X =
0.2)，搅拌30min后，再加入醋酸酐，得到Fe离子浓度为0.lmol/L的稳定的ZnQ.8N1.2Fe204前驱液，Zn0.sN1.2Fe204前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为3.5:1；
[0053]步骤2，将Si基片依次置于洗涤剂、丙酮、乙醇中超声波清洗，每次超声波清洗1min后用大量蒸馏水冲洗Si基片，最后用氮气吹干。然后将Si基片放入烘箱烘烤至干燥，取出静置至室温。再将洁净的Si基片置于紫外光照射仪中照射40min，使Si基片表面达到“原子清洁度”。采用旋涂法在Si基片上旋涂ZnQ.8N1.2Fe204前驱液，制备ZnQ.8N1.2Fe204湿膜，对Zn0.8N1.2Fe204湿膜匀胶，匀胶转速为4200r/min，匀胶时间为10s，匀胶结束后，在250°C温度下烘烤15min得干膜，再在680°C温度下空气中层层退火27min，得到晶态Zn0.sN1.2Fe2〇4 薄膜；
[0054]步骤3，待晶态ZnQ.8NiQ.2Fe204薄膜冷却后，在晶态ZnQ.8NiQ.2Fe204薄膜上重复步骤2，重复9次，得到尖晶石型Zn0.sN1.2Fe204顺磁性和铁磁性薄膜。
[0055]实施例6
[0056]步骤I，将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为0.6:0.4: 2溶于乙二醇甲醚中(X =
0.4)，搅拌30min后，再加入醋酸酐，得到Fe离子浓度为0.2mol/L的稳定的ZnQ.6NiQ.4Fe204前驱液，Zn0.6N1.4Fe204前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为4.5:1；
[0057]步骤2，将SrT13单晶基片依次置于洗涤剂、丙酮、乙醇中超声波清洗，每次超声波清洗1min后用大量蒸馏水冲洗SrT13单晶基片，最后用氮气吹干。然后将SrT13单晶基片放入烘箱烘烤至干燥，取出静置至室温。再将洁净的SrT13单晶基片置于紫外光照射仪中照射40min，使SrT13单晶基片表面达到“原子清洁度”。采用旋涂法在SrT13单晶基片上旋涂ZnQ.6N1.4Fe204前驱液，制备ZntL6N1.4Fe204湿膜，对ZntL6N1.4Fe204湿膜匀胶，匀胶转速为4400r/min，匀胶时间为9s，匀胶结束后，在300°C温度下烘烤1min得干膜，再在650°C温度下空气中层层退火30min，得到晶态Zn0.6N1.4Fe204薄膜；
[0058]步骤3，待晶态ZnQ.6NiQ.4Fe204薄膜冷却后，在晶态ZnQ.6NiQ.4Fe204薄膜上重复步骤2，重复14次，得到尖晶石型ZnQ.6N1.4Fe204顺磁性和铁磁性薄膜。
[0059]实施例7
[0060]步骤I，将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为0.4:0.6: 2溶于乙二醇甲醚中(X =
0.6)，搅拌30min后，再加入醋酸酐，得到Fe离子浓度为0.25mol/L的稳定的ZnQ.4NiQ.6Fe204前驱液，ZnQ.4N1.6Fe204前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为3.8:1；
[0061]步骤2，将LaN13单晶基片依次置于洗涤剂、丙酮、乙醇中超声波清洗，每次超声波清洗1min后用大量蒸馏水冲洗LaN13单晶基片，最后用氮气吹干。然后将LaN13单晶基片放入烘箱烘烤至干燥，取出静置至室温。再将洁净的LaN13单晶基片置于紫外光照射仪中照射40min，使LaN13单晶基片表面达到“原子清洁度”。采用旋涂法在LaN13单晶基片上旋涂ZnQ.4N1.6Fe204前驱液，制备ZnQ.4N1.6Fe204湿膜，对ZnQ.4N1.6Fe204湿膜匀胶，匀胶转速为4500r/min，匀胶时间为7s，匀胶结束后，在270°C温度下烘烤13min得干膜，再在750°C温度下空气中层层退火25min，得到晶态Zn0.4N1.6Fe204薄膜；
[0062]步骤3，待晶态ZnQ.4NiQ.6Fe204薄膜冷却后，在晶态ZnQ.4NiQ.6Fe204薄膜上重复步骤2，重复11次，得到尖晶石型ZnQ.4N1.6Fe204顺磁性和铁磁性薄膜。
[0063]对本发明制备的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜进行性能测试，实施例I?4制得的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的结果如图1?5所示。
[0064]图1为本发明制得的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的XRD图，其中Pure为ZnFe204薄膜，是按照本发明的方法，在步骤I中不掺杂Ni制得的。从图1中可知，本发明制备的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜为立方相，尖晶石结构，空间点群为Fd-3m(227)，尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜中没有其他杂质的出现。
[0065]同时图2也进一步的证明了，尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜随着Ni含量的增加，结构没有发生变化。
[0066]从图3中可看出尖晶石型ZnQ.5N1.5Fe204顺磁性和铁磁性薄膜表面平整，晶粒尺寸在500nm左右。
[0067]图4是本发明制备的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的磁滞回线，其中Pure为ZnFe2O4薄膜，是按照本发明的方法，在步骤I中不掺杂Ni制得的。图5是本发明制备的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的饱和磁化强度Ms与Ni的掺杂量X的关系曲线，其中x = 0即为ZnFe204薄膜。从图4和图5可以看出，ZnFe204薄膜的饱和磁化强度Ms = 7?8emu/cm3，尖晶石型Zn0.gN1.1Fe204顺磁性和铁磁性薄膜的饱和磁化强度Ms = 1?11 emu/cm3，也就是说当X = O?0.1时，尖晶石型Zm-xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜表现为超顺磁特性。随着Ni含量的增加，尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的铁磁性能性增强，当X=0.3?0.7时，尖晶石型Zm-xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜表现为铁磁特性，其中尖晶石型Zn0.7N1.3Fe204顺磁性和铁磁性薄膜的剩余磁化强度处=4?66!1111/0113，饱和磁化强度18 =156?1586!1111/0113;尖晶石型211().5祖().5?6204顺磁性和铁磁性薄膜的饱和磁化强度最大，其18= 244?246emu/cm3，剩余磁化强度Mr = 40?45emu/cm3;尖晶石型Zn0.3N1.7Fe204顺磁性和铁磁性薄膜的剩余磁化强度处=60?626!1111/0113，饱和磁化强度18 = 224?22661]111/0113。
[0068]本发明设备要求简单，实验条件容易达到，制备的尖晶石型ZmiNixFe2O4顺磁性和铁磁性薄膜均匀性较好，Ni含量容易控制，通过Ni含量的适当选择，能够大幅度提高Zm-xNixFe204晶态薄膜的顺磁和铁磁性能。
[0069]以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明的说明书而对本发明的技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜，其特征在于:该薄膜的结构式为2]111祖^^204，1 = 0.1?0.7;该薄膜为立方相的尖晶石结构，空间点群为?(1-3111(227);当X =0.1时该薄膜表现为超顺磁特性，当X = 0.3?0.7时该薄膜表现为铁磁特性。2.根据权利要求1所述的尖晶石型Zm-xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜，其特征在于:当X=0.1时，该薄膜的饱和磁化强度Ms = 10?I lemu/cm3 ；当x = 0.3?0.7时，该薄膜的饱和磁化强度Ms = 156?246emu/cm3，剩余磁化强度Mr = 4?62emu/cm3。3.一种尖晶石型Zm-xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:将硝酸锌、乙酸镍和硝酸铁按摩尔比为l-x:x: 2溶于乙二醇甲醚中，x = 0.1?0.7，搅拌均匀后再加入醋酸酐，得到Zm—xNixFe204前驱液； 步骤2:采用旋涂法在基片上旋涂Zm—xNixFe204前驱液，得到Zm—xNixFe204湿膜，Zm 一xNixFe204湿膜经匀胶后在250?300°C下烘烤得干膜，再于650?750°C下在空气中退火，得至丨J晶态Zm—xNixFe2()4薄膜; 步骤3:待晶态Zm—xNixFe204薄膜冷却后，在晶态Zm—xNixFe204薄膜上重复步骤2，直至达到所需厚度，即得到尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜。4.根据权利要求3所述的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，其特征在于:所述的Zm—xNixFe204前驱液中乙二醇甲醚和醋酸酐的体积比为(3.5?4.5):1，Zm-xNixFe204前驱液中Fe离子的浓度为0.I?0.3mol/L。5.根据权利要求3所述的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤2在进行前，先将基片表面清洗干净，然后在紫外光下照射处理，使基片表面达到原子清洁度。6.根据权利要求3所述的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，其特征在于:所述的基片为FTO/玻璃基片、Si基片、SrT13单晶基片或LaN13单晶基片。7.根据权利要求3所述的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤2中匀胶时的匀胶转速为4200?4500r/min，匀胶时间为7?10s。8.根据权利要求3所述的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤2中匀胶后的烘烤时间为10?15min。9.根据权利要求3所述的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，其特征在于:所述步骤2中的退火时间为25?30min。10.根据权利要求3所述的尖晶石型Zm-xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜的制备方法，其特征在于:所述的尖晶石型Zm—xNixFe204顺磁性和铁磁性薄膜由10?15层晶态Zm—xNixFe2〇4薄膜构成。
【文档编号】C04B35/30GK105845316SQ201610187622
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】谈国强, 杨玮, 耶维, 乐忠威, 任慧君, 夏傲
【申请人】陕西科技大学