[发明专利]磁场控制的磁性纳米线的测量方法

说明书

一种磁场控制的磁性纳米线的测量方法，依次通过配置磁性纳米线制备溶液、进行磁性纳米线的制备与分散、制作指状电极的光刻与刻蚀、操作平台的搭建、进行磁性纳米线的桥接，最后进行磁性纳米线的观察及测量：利用磁场对磁性纳米线的引导与排列作用，以实现磁性纳米线在指状电极上的自组装（桥接），其中磁场为定向磁场，大小为30～500 mT。指状电极的条形电极单元宽度为2～10μm，长度为50～200μm。本发明利用指状电极对磁性纳米线进行测量，具有操作简单、实验条件简单、容易实现、方向可控的优点。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，特别涉及一种磁场控制的磁性纳米线的测量方法。

背景技术

磁性纳米线具有非常丰富的物理性质，很多合金材料在处于块状和薄膜的形态时表现出优异的磁学和电学性质，当其形态演变为纳米线后，出现很多特殊的性质，例如量子尺寸效应、尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、体积效应，随之而来的电学、磁学、热学等性质都会发生改变。磁性纳米线在高密度垂直磁记录、传感器、巨磁电阻装置都有广泛的应用，2008年Stuart S. P. Parkin等提出一种基于磁性纳米线的磁畴壁赛道存储器，这种存储器相对于传统存储器可以达到更高的存储密度，存储器件可以实现微型化。

目前表征纳米线的电学性能大多利用昂贵设备或复杂技术进行桥接，例如原子力显微镜（AFM）、扫描隧道显微镜（STM）、光镊、微操纵仪等设备，和介电泳、剪切力等方法进行单根纳米线的微操作。现有的观察设备，只能对磁性纳米线进行微观观测，不能对磁性纳米线的参数（例如长度）进行测量。现有专利文献CN 112957371 A公开的“一种磁性纳米线制备方法”，该技术方案是利用两个电极来沉积生长磁性纳米线，是在电极上直接生长磁性纳米线，其制备的磁性纳米线形貌无法控制，更无法测量。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的磁场控制的磁性纳米线的测量方法，利用柱形磁体或者能产生定向磁场的线圈来提供磁场，使磁性纳米线在指状电极上自组装而实现桥接，其特点是利用柱形磁体产生的固定磁场，来引导与排列磁性纳米线，从而实现磁性纳米线的电学测量，具有操作方法简单，快捷，成功率高的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种磁场控制的磁性纳米线的测量方法，包括如下步骤：

S1：配置磁性纳米线制备溶液：以去离子水为溶剂，加入NiSO₄·6H₂O主液、H₃BO₃缓冲剂和Na₃C₆H₅O₇·2H₂O络合剂配制溶液并充分混合，再用H₂SO₄溶液和NaOH溶液调节pH值至2～3；

S2：进行磁性纳米线的制备与分散：利用恒电流脉冲电沉积在阳极氧化铝模板中沉积磁性纳米线，沉积电流为10～50 mA，沉积温度为40～50 ℃，沉积时长为20～40分钟，沉积完成后用浓度为0.9～1.1mol/L的NaOH浸泡阳极氧化铝模板 2～4小时，温度为60～70℃；最后将NaOH溶液置换为无水乙醇，置换5～7次；

S3：进行指状电极的光刻与刻蚀，所述的指状电极包括若干个相互平行且等间距设置的条形电极单元，单个条形电极单元的宽度为基准宽度，相邻两个条形电极单元首尾连接形成了连续波浪形结构；指状电极制作步骤如下：

S3.1：镀膜：先清洗硅片，再利用磁控溅射系统溅射Ta/Cu/Au或者Cr/Cu/Au三层膜于硅片上；

S3.2：光刻：用恒温台对硅片进行预烘，再利用悬涂机涂上正胶；再利用恒温台烘干；用紫外光刻机与基准宽度的指状电极掩膜版对硅片进行对准曝光，然后将曝光后的硅片放置于显影液中，再用去离子水清洗，用显微镜观察显影情况；

S3.3：刻蚀：先将离子束刻蚀机腔体抽真空，再利用的氩离子对硅片表面进行轰击，每轰击2～3分钟停5～6分钟分钟，轰两次，最后取出硅片，完成电极制作；