一种周期有序的磁性纳米线阵列的快速沉积方法与流程

本发明涉及一种周期有序的磁性纳米线阵列的快速沉积方法，属于光电子器件或信息工程领域。

背景技术：

纳米线有序阵列由于其优化的结构在磁学、传感、透明电极等领域具有潜在的应用价值。传统有序纳米线阵列的获得主要有纳米压印、自组装等技术、传统两磁极间的磁场诱导。

纳米压印主要通过光刻掩模版制备纳米阵列模板需要复杂的光刻技术，尺寸受限。自组装方法主要通过溶剂作用产生有序排列，多方位阵列排列难以调控。传统的磁场诱导法是通过高昂的电磁场或永久性磁铁在两磁极间产生均匀磁场，可以控制磁性纳米线的有序排列，但是该设备昂贵、需要较长时间挥发溶剂溶剂工艺周期长并且溶剂大量挥发容易产生环境污染，资源浪费。采用海尔贝克阵列磁体快速组装周期有序磁性纳米线阵列未见报道。

技术实现要素：

本发明的目的是解决传统组装磁性纳米线阵列周期长、溶剂无法回收利用等问题，提供环境友好的、取向可控的、快速沉积磁性纳米线有序阵列的方法。

本发明提供的使用海尔贝克阵列磁体诱导磁性纳米线沉积在基片表面，利用磁性吸引力实现磁性纳米线与溶剂快速分离，在基片表面得到周期有序的磁性纳米线阵列。

本发明的技术方案如下：

将含有磁性纳米线分散液配制成浓度为0.01-10mg/ml。使用振荡器或搅拌器或超声仪混合2min，形成稳定均匀的分散液；

将基片材料紧贴海尔贝克阵列磁体磁性面的表面；

将基片的暴露面与含有磁性纳米线的分散液接触，由于磁场的吸引作用，磁性纳米线阵列快速沉积在基片表面，将表面具有有序磁性纳米线阵列的基片与溶剂分离，放在红外干燥灯下或流动的空气中吹干后，将表面具有有序磁性纳米线阵列的基片与海尔贝克阵列磁体分开，得到表面具有周期性的磁性纳米线有序阵列的基片。

所述磁性纳米线，主要包括镍基纳米线，钴基纳米线，铁基纳米线。镍基纳米线主要包括镍纳米线、镍/金属或氧化物复合纳米线，其中金属包括钴、铁、铜、银、金中的一种，其中氧化物包括二氧化钛、氧化铟锡、氧化锡、氧化锌中的一种或多种。钴基纳米线主要包括钴纳米线、钴/金属或氧化物复合纳米线，其中金属包括镍、铁、铜、银、金中的一种，其中氧化物包括二氧化钛、氧化铟锡、氧化锡、氧化锌中的一种或多种。铁基纳米线主要包括铁米线、铁/金属或氧化物复合纳米线，其中金属包括镍、钴、铜、银、金中的一种，其中氧化物包括二氧化钛、氧化铟锡、氧化锡、氧化锌中的一种或多种。

所述基片为非磁性的基片，主要包括硬质的玻璃、石英、硅片等基底和耐挠曲性有机塑料基片如pet，聚酰亚胺等柔性基片。

所述海尔贝克阵列磁体周期结构排布方式有多种，主要包括直线阵列、圆环阵列等，优选直线阵列。

所述基片的暴露面与含有磁性纳米线的分散液接触方式，包括分散液置于基片上方、基片置于分散液上方。

所述表面具有有序磁性纳米线阵列的基片与溶剂分离的方式，主要包括基片上方的溶剂，通过倾倒或抽离方式回收，基片下方的溶剂通过抽离溶剂或提拉基片回收溶剂。

与传统的方法相比，具有单位面积纳米线线密度可控、沉积速度快、环境友好等特征。这种方法可以应用于制备磁性存储器件、传感器件、透明导电薄膜等。

附图说明

图1为本发明实施例4在直线阵列型海尔贝克磁体表面沉积周期性磁性纳米线阵列的原理图；

图2为本发明实施例4制备不同覆盖率的单取向镍纳米线阵列在100倍率下的显微照片，(a)覆盖率10％，(b)覆盖率30％；

图3为本发明实施例5制备垂直叠加的镍纳米线有序网格在100倍率下的显微照片，(a)覆盖率为10％单取向磁性镍纳米垂直叠加，(b)覆盖率为30％单取向磁性镍纳米垂直叠加。

具体实施方式

下面结合实施例和实验例详细说明本设计的技术方案，但保护范围不限于此。

实施例1

将1.2g氢氧化钠溶解于35ml乙二醇中，搅拌2h得到均匀的溶液；在上述溶液中加入10ml水合肼溶液(质量含量80％)，搅拌混合均匀，置于0.2t钕铁硼永磁铁上方，在60℃水浴中加热。采用注射器逐滴加入5ml0.1m氯化镍乙二醇溶液，反应10min后取出，在溶液上方得到漂浮的灰色的镍纳米线。将纳米线与溶液分离，异丙醇洗涤3次，得到分散在异丙醇中的镍纳米线分散液，用于制备表面沉积镍纳米线阵列。

实施例2

将实施例1中镍纳米线分散在一定量的异丙醇中，配制出不同含量的镍纳米线的分散液，使用振荡器混合2min，得到均匀分散的镍纳米线分散液。将pet基片紧贴海尔贝克磁体(磁极间距0.5mm，吸力65g/cm²)的磁性面，在pet基片的表面固定具有一定面积的液槽。将镍纳米线分散液倒入液槽中，静止1min，使用针管将溶剂抽离回收，采用自然风干法基片表面的少量溶剂挥发。干燥后将基片与海尔贝克磁体、液槽分离，得到表面具有单取向的周期性磁性纳米线阵列的基片。

通过调控镍纳米线分散液中镍的含量，制备表面不同覆盖率的磁性纳米阵列基片。表1给出了基片表面磁性纳米线的覆盖率与镍纳米线用量的关系。

表1基片表面磁性纳米线的覆盖率与镍纳米线用量的关系

由表1可知，基片表面的磁性纳米线阵列在基片表面的覆盖面积随着镍纳米线的用量的增加而增加，且成直线关系，由此可得出镍纳米线分散液的使用量可有效调控纳米线阵列的覆盖率，为不同覆盖率纳米阵列的应用提供数据。

实施例3

将实施例2中的表面镍纳米线覆盖率为10％的基片，在80℃烘干24h。将表面具有单一取向的pet基片，旋转90度，重新紧贴在海尔贝壳磁体表面，重复实施例2中的沉积、溶剂回收和烘干步骤，得到表面具有垂直取向的镍纳米线有序网格基片。

实施例4

将实施例3中的表面具有镍纳米线有序网格的pet基片，浸泡在0.1m稀盐酸溶液，1min，取出，浸入去离子水中冲洗，80℃烘干得到导电的透明电极。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种周期有序的磁性纳米线阵列的快速沉积方法，该快速沉积方法是采用海尔贝克阵列磁体诱导在基片表面快速沉积磁性纳米线有序阵列。该制备方法包括将磁性纳米线分散在溶剂中，基片的面紧贴于海尔贝克阵列磁体磁性面，将一定量的磁性纳米线溶液与基片另一面相接触，在基片表面快速沉积并定向排列磁性纳米线阵列，回收溶剂，制备表面具有周期性磁性纳米线阵列的基片等步骤。本发明，利用海尔贝克阵列的强磁场吸引力使磁性纳米线与溶剂分离并定向排列，实现了磁性纳米阵列的快速组装，以及溶剂的回收利用，减少环境污染，促进光电子器件和信息工程的发展。

技术研发人员：王杰;俞正民
受保护的技术使用者：聊城大学
技术研发日：2018.10.12
技术公布日：2019.01.04