热辅助磁盘探针存储的研究

描述了一种热辅助磁盘存储技术，该技术可应用于未来的高密度磁盘存储.记录介质是一种CoNi/Pt多层膜，它可用作垂直模式的磁记录介质.使用扫描隧道显微镜(STM)产生的隧道电流作为热源对磁膜进行局部加热.隧道电流随着加在STM针尖与磁膜之间的脉冲电压幅值的增大而增大.实验结果显示了圆形记录点在磁膜上生成，记录点尺寸与电压值相关，阈值电压为4V左右.当电压高于阈值时，记录点尺寸随着电压的增大而增大,平均尺寸为170nm；当电压低于阈值时，未发现记录点.一个简单的模型解释了以上实验现象. 关键词： 扫描隧道显微镜 热辅助磁盘存储技术 高密度磁盘存储     

切边纳米铁磁盘对中磁涡旋旋性的磁场调控

铁磁纳米盘中的磁涡旋态因稳定性高,并且其面内磁化的旋转方向具有天然的二向性(顺时针(CW)和逆时针(CCW)),可以作为信息存储的一个比特单元而成为最近研究的热点.基于磁涡旋旋性的信息存储要求人们能够独立地控制磁涡旋的旋转方向.从旋性的角度考虑,在一对纳米盘中可能出现四种磁涡旋基态,即(CCW, CCW),(CCW, CW),(CW, CCW)和(CW, CW).本文通过引入厚度不同且切边的纳米磁盘对,并对其施加面内磁场来实现对四种涡旋基态的独立控制,并通过微磁学模拟证明了这种方法的可行性.     

交变力磁力显微镜动态成像技术的研究

近年来磁力显微镜(magnetic force microscopy,MFM)对动态磁场信号的测量与分析由于其特殊的工业要求和重要用途而受到广泛关注,本文旨在利用交变磁力对磁性探针的周期性调制发展一种交变力磁力显微镜技术,为磁信息存储工业等重要领域关键技术的发展提供新型的有力的工具.与目前标准MFM采用的设计思路不同,本文的关键在于合理利用MFM频率调制机理,优化设计MFM磁性探针,并且引入动态信号处理模块,实现对交变磁场信号的MFM成像.为达到这些目的,需要从理论上研究MFM探针的频率调制机理,并由实验上设计出动态信号提取模块,二者相辅结合优化设计出具有动态信号测试和分析能力的交变力磁力显微镜技术,由此来测量和解释纳米尺度磁畴结构.     

可逆磁化区对退磁过程的影响研究

静态磁化曲线与磁滞回线测量实验中,材料剩磁较小时(不超过2.5 mT)所需加的反向外磁场强度不易把握,很难实现完全退磁.结合原理,本文对退磁过程和可逆磁化区的关系进行了定量研究,结果表明:退磁过程所需加的最小有效反向外磁场强度与可逆磁化区到不可逆磁化区的临界外磁场强度近似相等,且该值接近材料矫顽力的0.55倍.     

原子间作用力对超临界CO_2-水界面张力影响的研究

咸水含水层是二氧化碳(CO_2)封存的主要地址储体,具有巨大的埋存潜力。当CO_2封存于咸水含水层时,CO_2的注入能耗及注入率在很大程度上取决于CO_2与地下含盐水之间的界面特性。本文应用分子动力学仿真的方法,分析了超临界CO_2和纯水界面系统中的分子间(内)作用力、分子的结构和virial等对界面张力(IFT)的影响。结果表明,分子间范德华力减小IFT,静电力、分子内的键拉伸和角力均增加IFT;水和水分子间的相互作用占主导地位,CO_2和CO_2以及水和CO_2间的作用影响较小;水和CO_2分子在界面处均成规则的有序排布,且CO_2分子平行于界面分布。     

表面活性剂对气-液界面纳米颗粒吸附规律的影响

通过测定及分析纳米颗粒和表面活性剂-纳米颗粒复配体系在自由吸附过程与动态收缩过程中表面张力的变化,总结了纳米颗粒在气-液界面的吸附排布规律以及表面活性剂对其吸附规律的影响.实验结果表明,自由吸附过程中,随矿化度增加、阳离子活性剂浓度增加,平衡表面张力降低,这与颗粒吸附密度增加及颗粒润湿性改变有关.浓度低于临界胶束浓度(CMC)时,阳离子活性剂体系与混合体系的表面张力差异证明了阳离子活性剂可以通过静电作用吸附于纳米颗粒表面,进而部分溶解于水相;而阴离子活性剂与纳米颗粒相互作用力较弱,对表面张力影响较小.纳米颗粒体系在液滴收缩过程中,表面张力从自由吸附平衡态进一步降低大约9 m N/m,说明自由吸附过程中纳米颗粒不能达到紧密排布;同时表面张力呈现为缓慢降低、快速降低和达到平衡三部分,表面压缩模量可达70 m N/m,满足了液膜Gibbs稳定准则,这将有助于提高泡沫或者乳液稳定性.纳米颗粒-表面活性剂体系在液滴收缩过程中表面张力降低值随活性剂浓度增加而减小;表面压缩模量由高到低依次为:纳米颗粒>阳离子活性剂-纳米颗粒>阴离子-纳米颗粒>表面活性剂.     

接触强度对滚子凸轮许用压力角的影响

本文利用Hertz接触理论探讨直动滚子从动件盘形凸轮的接触应力计算，得到凸轮接触强度对许用压力角的影响，有利于通过接触强度对凸轮进行优化设计。     

偏应力对材料层裂强度影响的实验研究

 采用热装配方法对平面样品施加径向应力,获得不同程度的偏应力,通过轻气炮实验获得了不同预应力下LY12铝合金层裂信号,结果表明：即使在相同撞击速度下,材料的层裂强度差异也发生明显变化。偏应力越大,材料的层裂强度越小,由于不同的球面层裂具有不同的偏应力场,通过本实验方法有可能将球面层裂与一维平变下的层裂联系起来。     

形状与位置对断点划痕场分布的影响研究

用3维时域有限差分方法分别研究了在355 nm入射激光作用下, 熔石英后表面具有不同形状 和位置的断点划痕对场分布的影响.研究表明,对于椭圆状的坑点, 当共线的轴长逐渐 增大时, 电场幅值与强点数目先增大后减小, 获得最大光强增强因子的两轴 比是1.1-1.2, 此时坑点呈近圆形. 当平行的轴长逐步增大时,电场幅值先逐渐增大, 当两轴比为0.53时趋于平缓, 而强点总数则呈"J"形曲线不断增长. 当坑点尺寸相同 但排放位置不同时, 相邻坑点的相对面积愈大, 调制愈强.     

水热反应中籽晶层对ZnO纳米棒的影响

以Zn(NO3)2·6H2O/HMT为反应物,通过低温水热反应过程,在籽晶衬底上制备了ZnO纳米棒,分别用场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪对ZnO纳米棒形貌与晶体结构进行了表征,并研究了不同方法制备的ZnO籽晶层以及籽晶层厚度对ZnO纳米棒形貌及结晶质量的影响.结果表明磁控溅射籽晶衬底上生长的ZnO纳米棒结晶质量最好,而籽晶层的厚度对ZnO纳米棒的垂直取向性有一定的影响.     

Temperature dependence of the stability of written bits in a magnetic hard-disk medium investigated by magnetic force microscopy

The thermal stability of written bits in a magnetic hard-disk medium has been investigated with a magnetic force microscope (MFM), which was equipped with an in situ heating system capable of heating the medium up to 300 °C. It is shown that both the annealing temperature and the duration have significant effect on the decay of the MFM signal. No signal decay is observed when annealing for 30 min up to temperatures of 200 °C. The MFM signal decays rapidly with increasing temperature, for temperatures over 200 °C. Repeated annealing at 280 °C with a duration below 10 min does not cause any signal decay.     

用传感器探究影响向心力大小的因素

针对传统探究向心力 F大小与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验存在的不足,重新设计了实验装置,该实验装置利用PASCO力传感器测向心力的大小,用调速电机来改变金属小球作圆周运动的角速度,并用霍尔传感器测量电机的转速,而金属小球的质量和小球的旋转半径则可以定量改变,由此可定量探究向心力的大小 F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。     

利用力敏传感器和安培定律测量磁感应强度的一种新方法

利用硅压阻式力敏传感器和安培定律测量磁场的磁感应强度.介绍了测量原理并用它测量了永久磁铁的磁场,实验结果表明,该方法具有测量误差小、便于操作等优点,对开放性实验教学有较好的参考意义.     

Characterization of heat-assisted magnetic probe recording on CoNi/Pt multilayers

A method of heat-assisted magnetic recording (HAMR) potentially suitable for probe-based storage systems is characterized. In this work, field emission current from a scanning tunneling microscope (STM) tip is used as the heating source. Pulse voltages of 2–7 V were applied to a CoNi/Pt multilayered film fabricated on either bare silicon or oxidized silicon substrates. Different types of Ir/Pt and W STM tips were used in the experiment. The results show that thermally recorded magnetic marks are formed with a nearly uniform mark size of 170 nm on the film fabricated on bare silicon substrate when the pulse voltage is above a threshold voltage. The mark size becomes 260 nm when they are written on the identical film fabricated on an oxidized silicon substrate. The threshold voltage depends on the material work function of the tip, with W having a threshold voltage about 1 V lower than Pt. A synthesized model, which contains the calculation of the emission current, the simulation of heat transfer during heating, and the study of magnetic domain formation, was introduced to explain experimental results. The simulation agrees well with the experiments.     

Investigation of the magnetic domain structure of （PtCoPt）／Si multilayers by magnetic force microscopy

The domain structure of (PtCoPt)/Si multilayers in the dc demagnetized state has been investigated by magnetic force microscopy.The domain structure is found to change dramatically as the thickness of the non-magnetic Si sublayer (tsi) increases.Together with the analysis of magnetic properties,the variation of the domain period indicates that the domain wall energy decreases.Using the model developed by Draaisma and de Jonge,the domain wall energy is obtained.     

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在有梯度的静磁场中,对由软磁材料制作的磁屏蔽罩所受的静磁力的量级进行了评估.使用有限元分析和实验测试的方法研究了纯铁方形屏蔽罩在梯度静磁场中的受力情况,结果表明:把内腔尺寸100mm×100mm×150mm、罩体厚度为20mm的方形屏蔽罩放置在强度约为0.2T、梯度为0.03T?m-1的磁场中,其所受的静磁力约为184N,与其自身重力相当;静磁力随磁场强度的升高而增大;有限元分析与实验测试结果的偏差在0.2T背景磁场下约为21%.因此,在考虑一定余量的情况下,使用有限元计算评估屏蔽罩在静磁场中的受力情况是一种有效和比较可靠的方法.     

磁屏蔽罩在梯度静磁场中的受力研究

在有梯度的静磁场中,对由软磁材料制作的磁屏蔽罩所受的静磁力的量级进行了评估。使用有限元分析和实验测试的方法研究了纯铁方形屏蔽罩在梯度静磁场中的受力情况,结果表明：把内腔尺寸100mm×100mm×150mm、罩体厚度为20mm的方形屏蔽罩放置在强度约为0.2T、梯度为0.03T?m?1的磁场中,其所受的静磁力约为184N,与其自身重力相当;静磁力随磁场强度的升高而增大;有限元分析与实验测试结果的偏差在0.2T背景磁场下约为21%。因此,在考虑一定余量的情况下,使用有限元计算评估屏蔽罩在静磁场中的受力情况是一种有效和比较可靠的方法。     

用转轮演示载流导线在磁场中的受力

介绍了用转轮方式演示载流导线在磁场中受力的原理和演示方法。