Co、Ni、Fe 和磁铁矿纳米颗粒中有效磁各向异性的尺寸依赖性：检验核-壳-表面层（CSSL）模型
材料科学
2017-10-24 v1
摘要
记录介质中存储信息的稳定性取决于体积为 V 或直径为 D 的纳米颗粒（NPs）的各向异性能 Ea = KeffV。因此，了解有效磁各向异性 Keff 如何随给定系统的 D 变化对于技术应用至关重要。在最近的一篇论文 [Appl. Phys. Lett. 110 (22), 222409 (2017)] 中，磁赤铁矿（γ-Fe2O3）纳米颗粒中 Keff 随 D 的变化由以下方程最佳描述：Keff = Kb + (6KS/D) + Ksh{[1-(2d/D)]^-3 -1}，其中 Kb、KS 和 Ksh 分别是核、表面层和厚度为 d 的壳层中自旋的各向异性常数。这种核-壳-表面层（CSSL）模型是常用的核-表面层（CSL）模型 Keff = Kb + (6KS/D) [Phys. Rev. Lett. 72, 282 (1994)] 的扩展。对于 D < 5 nm 的较小 γ-Fe2O3 纳米颗粒，发现涉及 Ksh 的附加项对于拟合数据是必要的。在此，我们使用已发表文献中的 Keff 与 D 数据，检验 CSSL 模型对 Co、Ni、Fe 和磁铁矿金属磁性纳米颗粒的有效性。我们谨慎地仅选择那些在确定 Keff 时已考虑粒子间相互作用影响的纳米颗粒数据。新的 CSSL 模型的重要性在于，它很好地描述了所有颗粒尺寸下 Keff 随 D 的变化，而核-表面层模型通常对较小颗粒失效，Fe 纳米颗粒是一个显著例外。CSSL 模型在 Co、Ni 和磁铁矿金属纳米颗粒以及 NiO 和 γ-Fe2O3 纳米颗粒上的验证，证实了其普遍适用性。
引用
@article{arxiv.1710.07832,
title = {Size dependence of the effective magnetic anisotropy in Co, Ni, Fe, and magnetite nanoparticles: Testing the core-shell-surface-layer (CSSL) model},
author = {Sobhit Singh and M. S. Seehra},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.07832},
year = {2017}
}