Dmitrieva, Olga:

Strukturelle und magnetische Eigenschaften von FePt-Nanopartikeln aus der Gasphase

(2007), III, 151 S.
Dissertation / Fach: Physik
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2007
Abstract:
Im Rahmen dieser Arbeit wurden strukturelle und magnetische Eigenschaften von FePt-Nanopartikeln untersucht. Die Nanopartikel mit einer Größe von ca. 6 nm wurden durch Intergaskondensation gebildet und vor dem Abscheiden auf dem Substrat im Fluge gesintert. Angestrebt wurde die Herstellung von L10-geordneten hartmagnetischen einkristallinen FePt-Nanopartikeln. Die Struktur der Partikel wurde mittels hochauflösender Transmissionsenektronenmikroskopie, begleitet durch entsprechende Kontrastsimulationen, charakterisiert. Die Morphologie der Partikel variiert mit den Herstellungsparametern wie Nukleationsdruck und Sintertemperatur. Bei einem Druck von 0,5 mbar wurde keine Bildung der L10-geordneten Phase beobachtet und die Nanopartikel besitzen vorwiegend eine mehrfachverzwillingte ikosaedrische Struktur. Bei einem höheren Druck von 1 mbar und bei einer Sintertemperatur von 1000 ◦C wurden die Nanopartikel zum Teil einkristallin und die Einstellung der geordneten Phase wurde in ca. 36% aller Partikel erreicht, was durch statistische Auszählung mit Unterstützung von Simulationen der HRTEM-Abbildungen ermittelt wurde. Um die Volumendiffusion in den FePt-Partikeln anzuregen, auf der die Einstellung der geordneten L10-Phase beruht, wurde Stickstoff bei der Partikelpräparation zugeführt. Die Idee ist dabei, dass die im Plasma der Sputterquelle dissoziierten Stickstoffatome von den primären Partikeln aufgenommen werden, beim Sintern aus den Partikeln heraus diffundieren und dabei die Volumendiffusion der Eisen- und Platinatome anregen. Die Analyse mittels Elektronen-Energieverlustspektroskopie (EELS) und Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) hat bestätigt, dass die Stickstoffatome tatsächlich von den FePt-Partikeln aufgenommen werden und beim Sintern bei 1000 ◦C vollständig freigesetzt werden. Die strukturellen Untersuchungen an den unter Stickstoffzugabe hergestellten und gesinterten FePt-Nanopartikeln haben ergeben, dass deren Struktur vorwiegend einkristallin ist und ca. 70 % aller Partikel sich in einer L10-geordneten Phase befinden. Eine detaillierte strukturelle Analyse der FePt-Partikel wurde mit Hilfe der Methode der Exit Wave Reconstruction vorgenommen, wobei die Phasenabbildungen der Partikel auch berechnet wurden. Es wurde eine Expansion der äußeren Atomlagen der Partikel von ca. 10% beobachtet. Es wurde angenommen, dass die Relaxation des Gitters neben einer intrinsischen Gitterverspannung hauptsächlich durch eine Oberflächenoxidation der Partikel hervorgerufen wird. Der Zustand der Oxidation der Nanopartikel wurde mittels EELS und XAS charakterisiert. Darauf basierend wurde die Dicke der Oxidhülle auf ca. 1 - 2 atomare Lagen abgeschätzt. Mittels des Effektes des magnetischen Zirkulardichroismus (XMCD) wurden magnetische Bahn- und Spinmomente und das Magnetisierungsverhalten der Eisenatome in den FePt-Nanopartikeln untersucht. Die Analyse der Daten ergibt, dass die Fe-Atome ein erhöhtes Bahnmoment von 0,2 μB besitzen, was auf die tetragonale Verzerrung des L10-geordneten Gitters zurückgeführt wird.

Dieser Eintrag ist freigegeben.