第三章-納米材料的基本性能(更新版)
【正文】 ，為了提高磁記錄密度，磁記錄介質(zhì)中的磁性顆粒尺寸已由微米，亞微米向納米尺度過(guò)度，例如合金磁粉的尺寸約 80nm，鋇鐵氧體磁粉的尺寸約40nm，進(jìn)一步發(fā)展的方向是所謂“量子磁盤”，利用磁納米線的存儲(chǔ)特性，記錄密度預(yù)計(jì)可達(dá) 400Gb／ in2，相當(dāng)于每平方英寸可存儲(chǔ) 20萬(wàn)部紅樓夢(mèng)，由超順磁性所決定的極限磁記錄密度理論值約為6000Gb／ in2。但是，納米尺度是如此之微小，這給多層膜的制備和微結(jié)構(gòu)表征帶來(lái)了挑 戰(zhàn)。當(dāng)通以電流時(shí)，這種磁化狀態(tài)的變化就以電阻變化的形式反 映出來(lái)。 1995年，人們以絕緣層 Al2O3代替導(dǎo)體 Cr，觀察到很大的隧道磁電阻 (TMR)現(xiàn)象。 高磁化率 納米微粒的磁性與它所含的總電子數(shù)的奇偶性密切相關(guān)，每個(gè)微粒的電子可以看成一個(gè)體系，電子數(shù)的宇稱可為奇或偶。室溫下， Fe的矯頑力仍保持８ 104A/m, 而常規(guī)的 Fe塊的矯頑力為80A/m。在電子顯微鏡的電子束照射下，表面原子仿佛進(jìn)入了“沸騰”狀態(tài)，尺寸大于10納米后才看不到這種顆粒結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，這時(shí)微顆粒具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬 3～ 5倍。通過(guò)電子顯微鏡的研究表明，在趨磁細(xì)菌體內(nèi)通常含有直徑約為 2 102微米的磁性氧化物顆粒。 特殊的熱學(xué)性質(zhì) 固態(tài)物質(zhì)在其形態(tài)為大尺寸時(shí)，其熔點(diǎn)是固定的，超細(xì)微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)將顯著降低，當(dāng)顆粒小于 10納米量級(jí)時(shí)尤為顯著。由于顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。 ? 量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)將會(huì)是未來(lái)微電子、光電子器件的基礎(chǔ)，或者它確立了現(xiàn)存微電子器件進(jìn)一步微型化的極限，當(dāng)微電子器件進(jìn)一步微型化時(shí)必須要考慮上述的量子效應(yīng)。 ? 介于原子、分子與大塊固體之間的納米顆粒，大塊材料中連續(xù)的能帶將分裂為分立的能級(jí)；能級(jí)間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。事實(shí)上，所有的金屬在超微顆粒狀態(tài)都呈現(xiàn)為黑色。采用超細(xì)銀粉漿料，可使膜厚均勻，覆蓋面積大，既省料又具高質(zhì)量。利用超順磁性，人們已將磁性超微顆粒制成用途廣泛的磁性液體。 量子尺寸效應(yīng) ? 微粒尺寸下降到一定值時(shí)，費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)能級(jí)變?yōu)榉至⒛芗?jí)，吸收光譜闕值向短波方向移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為量子尺寸效應(yīng)。利用表面活性，金屬超微顆?？赏蔀樾乱淮母咝Т呋瘎┖唾A氣材料以及低熔點(diǎn)材料。 低居里溫度 居里溫度是物質(zhì)磁性的重要參數(shù)，通常與交換積分 Jc成正比，并與原子構(gòu)型和間距有關(guān)。 電子數(shù)為偶數(shù)的系統(tǒng) , c∝ kBT, 并遵從ｄ ２ 規(guī)律。 ? 1999年以 GMR多層膜為磁頭的硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD) 進(jìn)入市場(chǎng)，其存儲(chǔ)密度達(dá)到 11Gbits/in2，而 1990年僅為 ， 10年中提高了 100倍。其平均作用范圍為 1~3nm，這是對(duì) Cr層厚度的一個(gè)限制。美國(guó)知名學(xué)者 Schuller發(fā)表一篇總結(jié)性評(píng)述，列出現(xiàn)存的 20多種 GMR金屬多層膜 (即具有 GMR和振蕩的交換耦合 )。目前美、英、日、俄等國(guó)都有磁性液體公司，磁性液體廣泛地應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)密封，如磁盤驅(qū)動(dòng)器的防塵密封、高真空旋轉(zhuǎn)密封等，以及揚(yáng)聲器、阻尼器件、磁印刷等應(yīng)
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1