非晶铁磁微丝磁场力显微镜探针制备及其应用

发布时间：2020-04-26 02:28

【摘要】：磁场力显微镜(MFM)是一种基于原子力显微镜(AFM)的在纳米尺度下对物质表面形貌和磁性参数进行表征的仪器,目前普遍应用的磁场力显微镜主要采用基于微悬臂结构的力传感器。针对传统磁场力显微镜普遍采用的二次扫描工作模式所存在的缺陷,本文从磁场力显微镜探针的制备入手,采用基于铁磁微丝探针的qPlus力传感器对磁场力显微镜进行了相关研究。软磁材料具有易被磁化又易被退磁的特性,非晶态软磁合金材料具有长程无序、短程有序的结构。其具有较高的机械强度和硬度,此外由于不存在位错和晶界,其磁导率较高而矫顽力较低。其磁学性能满足各向同性。本文根据创新磁场力显微镜工作模式的需求,结合其材料特性,选用一种非晶铁磁微丝材料作为探针原料。首先,本文采用电化学刻蚀的方法制备探针,非晶铁磁微丝材料体系内部自由能较高,热力学结构不稳定,在加热条件下会有结晶化的倾向。而聚焦离子束刻蚀,激光刻蚀等方法在制备探针时普遍伴随着高温,极易破坏非晶铁磁微丝的内部结构。其次,本文以交流电脉冲,采用上悬液滴倒置探针的结构为方法制备探针。通过自主搭建的电化学刻蚀探针设备,研究了相关电化学参数对探针形貌的影响。然后在大量刻蚀试验的基础上,通过表征分析总结出了一套最佳制备工艺:刻蚀溶液选取2M的KCl溶液,刻蚀电压6V,交流电频率500Hz,停止相位90度,控制插入深度为30μm。最后,将制备得到的探针通过金相显微镜,自制的场发射设备监测。将尖端直径尺寸小于100nm的探针与石英音叉粘结,在自制的传感器组装平台上制备得到qPlus力传感器,对其进行磁极翻转的功能验证后,把非晶铁磁微丝探针应用到课题组自主搭建的原子力显微镜上。
【图文】：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文，在具体操作过程中磁力显微镜通常采用二次扫描(Two-Pa大部分商用磁场力显微镜系统所采用的技术。模式原理如图 1-1 所示，探针在样品表面扫描两次。首先将过范德华力等近场作用实现第一次扫描，获得并记录样品的着由第一次扫描获得的样品表面形貌并将探针提高 20-50n时探针与样品间距离较远，范德华力等短程作用力可以忽略作用力成为主要的信号来源，进而获得相应的磁畴分布信息

力等近场作用实现第一次扫描，获得并次扫描获得的样品表面形貌并将探针提样品间距离较远，，范德华力等短程作用为主要的信号来源，进而获得相应的磁图 1-1 磁场力显微镜二次扫描模式示意图广泛的应用在空气、液体、真空、低温磁畴分布，如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.1;TN16

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本文编号：2640979