随着纳米技术的迅速发展,纳米材料尤其是磁性纳米颗粒引起了人们极大的研究兴趣。磁性纳米颗粒是一类智能型的纳米材料,既具有纳米材料所特有的表面效应、量子尺寸效应等性质,又具有磁响应性及超顺磁性等磁学性质。纳米颗粒的结构和性能与颗粒的形状、尺寸以及分布的均匀性有密切的联系。因此,合成形状规整、大小统一、单分散性很好的纳米颗粒已经成为人们研究的热点。本论文利用脉冲激光沉积系统和磁控溅射系统,采用自组装技术分别在不同的基底上自组装生长了非受限的Fe纳米颗粒、不完全受限的Co纳米颗粒和完全受限的FePt纳米颗粒,纳米颗粒的尺寸、形状以及分布规律实现了自由生长到完全可控生长,对纳米颗粒的形貌、结构、磁学性能以及自组装生长机制进行了研究探讨。主要研究内容如下:(1)采用脉冲激光沉积技术,在SrTiO₃(001)基片上沉积了45nm的具有钙钛矿结构的La0.7Ca0.3MnO₃薄膜作为沉积Fe纳米颗粒的缓冲层,在其表面分别自组装生长了0.5nm和1.5nm两种不同厚度的Fe纳米颗粒,采用原子力显微镜和超导量子干涉仪分别研究了纳米颗粒的表面形貌和磁学性质。结果发现:当沉积Fe的厚度为0.5nm时,在La0.7Ca0.3MnO₃缓冲层的表面上形成了分布均匀、颗粒平均直径大约为30nm,垂直高度约为5nm的Fe纳米颗粒,而当沉积Fe的厚度为1.5nm时,没有观察到分布均匀的纳米颗粒。沉积Fe纳米颗粒后样品整体的饱和磁化强度和居里温度均减小。(2)利用磁控溅射设备,采用连续分层交替沉积的方法,在室温下制备了超薄的Co/ZnO和Co/ZnAlO(Al:2at.%)两类薄膜,结果发现两类薄膜具有相似的结构,均生成了Co纳米颗粒包裹在ZnO(ZnAlO)基质中的颗粒膜,Co纳米颗粒的直径在3⁶nm之间,远远小于在衬底上直接合成的纳米颗粒的尺寸,这主要是由于采用连续分层交替沉积的方法,Co纳米颗粒在成核生长的过程中沉积的半导体ZnO基质有效的限制了Co纳米颗粒的长大所导致的。Co纳米颗粒和半导体ZnO基质之间没有明显的界面分离,这可能是由于金属钴使氧化锌中的部分电子极化,在界面处形成了梯度磁性半导体区域。Co/ZnO和Co/ZnAlO两类薄膜在室温下均表现出超顺磁性,Al的加入使载流子浓度提高,梯度磁性半导体磁性增加,进而使Co/ZnAlO纳米颗粒膜的磁性和磁电阻效应相应提高。(3)采用模板-磁控溅射相结合的方法,利用不同孔径的超薄阳极氧化铝模板自组装生长了FePt纳米颗粒,对纳米颗粒的生长规律进行了研究,结合相同标定厚度的FePt薄膜对纳米颗粒的成分、结构以及磁学性质进行了比较分析,结果表明:采用模板法可以合成单分散性很好的纳米颗粒,纳米颗粒的几何形状和尺寸均和AAO模板中微孔的形状和直径一致,实现了完全可控生长。室温下沉积在无定形基片上的FePt纳米颗粒为FCC结构,分散性很好的FePt纳米颗粒具有室温铁磁性,并且矫顽力随着纳米颗粒几何尺寸的增大而减小。总之,我们利用自组装技术,采用不同的自组装方法实现了纳米颗粒的自由生长到完全可控生长,研究了纳米颗粒的分布规律、几何尺寸与磁性之间的关系,这不仅有助于深入理解纳米颗粒的生长机制及磁性来源,而且对拓展其应用领域也有非常重要的意义。