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以自组装所得的单层胶体晶体为模板,可以制作多种纳米结构阵列。然而,自组装形成的单层胶体晶体,其结构单元是紧密排列的,从而使得纳米结构阵列中的单元尺寸、形状及间隔等的结构参数不易调控。因此,要实现纳米结构阵列的结构参数更灵活的调控,非密排单层胶体晶体的制备是关键。本论文的首要工作就是搭建相关实验设备,合成非密排单层胶体晶体,实现致密度的控制。进而,以非密排单层胶体晶体为模板,结合蒸发沉积等技术,可控合成了宏观尺度的镍基纳米结构阵列,研究其结构相关的物性。主要成果如下:
模板合成:搭建了等离子体刻蚀实验装置,通过等离子体来刻蚀自组装合成的密排单层胶体晶体,获得了非密排单层胶体晶体。建立了刻蚀条件与胶体晶体结构参数间的定量关系,进而实现了非密排单层胶体晶体的按需制备,为本课题的后续研究奠定了基础。
镍基纳米结构阵列:以非密排单层胶体晶体为模板,结合蒸发沉积和电泳技术,合成了镍有序通孔薄膜和氢氧化镍空心球阵列,并具有宏观尺度和结构参数的可控性(如阵列周期,单元间隙等),这为进一步的物性研究创造了条件,拓展了基于胶体晶体的纳米结构阵列合成技术。
镍有序通孔薄膜的磁性能:发现了镍有序通孔薄膜具有远高于连续薄膜的矫顽力和剩磁特性,并且通过控制有序孔薄膜的结构参数(孔周期和孔间隙)可以调控薄膜的矫顽力和剩磁,这对于有序孔薄膜的器件化具有意义。