Формування впорядкованих масивів магнітних наночастинок з використанням різних методів отримання

Представлене порівняння одно- і багатошарових упорядкованих масивів магнітних наночастинок Fe₃O₄, NiFe₂O₄ та CoFe₂O₄ отриманих методами капання, Ленгмюра-Блоджет і спін-коатингу. Вивчена їх структура, морфологія поверхні, можливість використання у функціональних елементах гнучкої електроніки. Для дослідження структури отриманих шарів з НЧ використовувалися методи просвічуючої і скануючої електронної мікроскопії, а також атомно-силової мікроскопії. Формування провідної матриці зверху масиву НЧ відбувалося при термічному випаровуванні Cu або Ag у вакуумній камері при залишковому тиску атмосфери 10 ^– 3–10 ^– 4 Па. Без відпалу розмір наночастинок занадто малий, і вони знаходяться в суперпарамагнітному стані. У випадку NiFe₂O₄ відпал при температурі 1100 K призводить до утворення декількох фаз (Fe, Ni, FeNi₃), тоді як НЧ Fe₃O₄ стають наночастинками Fe. Встановлено, що після високотемпературного відпалу при 1100 К спостерігаються сліди оксидів α-Fe₂O₃, що вказує на утворення тонкої оксидної оболонки на поверхні однофазних частинок. Безпосередня термічна обробка призводить до збільшення НЧ, що забезпечує збільшення кількості магнітного матеріалу в окремій частинці і, як наслідок, збільшення їх магнітного моменту. Метод Ленгмюра-Блоджет показав кращу ефективність для формування ідеально впорядкованих моно- і мультишарів. Однак цей метод є найбільш складним у використанні, малопродуктивним і нездійсненним для виробництва в промислових масштабах. У той же час метод капання показав свою ефективність, коли ідеальний моношар не є необхідністю. Метод спін-коатингу дозволяє отримувати різні структури, контролюючи швидкість обертання і концентрацію наночастинок. Отже, використання методу виправдано, якщо присутність моношару не є критичним, оскільки навіть при низьких концентраціях наночастинок утворення моношару не спостерігається. Максимальне значення магнітоопору, яке було отримано в матриці Ag, становить 12 %.