Co_3O_4纳米片的简单热氧化法制备及其磁性能

在空气气氛下,通过简单的电热板将氧化沉积在硅基片上的钴薄膜在553~723 K下加热24 h,制备出了大面积Co3O4纳米片,并对纳米片的形貌、晶体结构、生长机制及其磁性能进行了系统研究。结果表明:Co3O4纳米片垂直基片生长,其厚度约为25~80 nm,长度可达1μm,纳米片尺寸随热氧化温度升高而增加。与相应的块体材料对比,Co3O4纳米片的Néel转变温度TN显著降低,约为20 K。450℃热氧化形成的样品5 K时的磁滞回线具有明显交换偏置,交换偏置场约为9.6×10-3T。Co膜简单热氧化生成Co3O4纳米片的过程分为两步:首先在Co膜表面由里往外形成了Co O层和Co3O4层,随后Co3O4纳米片在外层的Co3O4氧化层上形核生长,并最终形成了未氧化的Co层/Co O层/Co3O4层/Co3O4纳米片层的多层结构。这种较低温度下热氧化生成Co3O4纳米片的生长过程是一种短程扩散生长机制,并受钴离子的向外扩散速率控制,生成的纳米片的形状与Co3O4晶体结构密切相关。