Luận án tiến sĩ chế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micro nano trên nền sắt điện luận án TS vật liệu và linh kiện nanô

TỔNG QUAN 6

Các hiệu ứng áp điện, từ giảo và điện từ…

Hiệu ứng áp điện lần đầu tiên đƣợc khám phá vào năm 1880 bởi anh em nhà Curie, Jacques và Pierre Curie, trên các tinh thể khoáng Khi chịu tác dụng của lực ngoài, các tinh thể bị phân cực điện, sự phân cực này tỉ lệ với độ lớn và hướng của lực tác dụng Độ nén và độ giãn của các tinh thể sinh ra một điện thế phân cực ngược tỷ lệ với lực đặt vào - đây là hiệu ứng áp điện thuận Sau đó người ta cũng quan sát thấy nếu đặt một điện thế lên tinh thể áp điện sẽ xuất hiện một điện trường làm tinh thể dài ra hoặc co ngắn theo sự phân cực của điện trường và tỉ lệ thuận với độ lớn của điện trường Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng áp điện ngược (xem hình 1.1) [119]

Hình 1.1: Hiệu ứng áp điện thuận và ngược

Khi chịu tác dụng của ứng suất , do sự xuất hiện của vectơ phân cực điện P nên trong vật liệu sẽ có một điện trường E cùng chiều hoặc ngược chiều với vectơ P và liên hệ:

E = -k (1.1) trong đó: k là hệ số đặc trƣng cho vật liệu,  > 0 nếu là ứng suất kéo,  < 0 nếu là ứng suất nén Ứng suất áp điện  thường tỉ lệ với cường độ điện trường và dấu của điện trường E, trong khi đó ứng suất điện giảo tỉ lệ bình phương với cường độ điện trường và do đó không phụ thuộc vào hướng điện trường

Hệ số thế áp điện g được tính bằng điện trường tác động lên một vật liệu áp điện trên một đơn vị ứng suất cơ học hoặc là sự biến dạng áp điện thay đổi trên một đơn vị điện trường đặt vào Chỉ số đầu tiên của hệ số thế áp điện g chỉ hướng của điện trường E phát ra trong vật liệu áp điện hoặc hướng của điện trường dịch chuyển Chỉ số thứ hai tương ứng là hướng của ứng suất đặt vào hoặc là ứng suất cảm ứng Trong các ứng dụng này, người ta lại mong muốn vật liệu có hệ số g lớn: g = d/ T (1.2) g 31 = d 31 / T 33 ( là hằng số điện môi) (1.3)

Trong vài thập kỉ gần đây, các nghiên cứu trên thế giới về vật liệu áp điện đƣợc tập trung để ứng dụng tính chất điện và tính chất quang của chúng Một trong các vật liệu áp điện có cấu trúc perovskite điển hình là [Pb(ZrxTi1-x)O3] (kí hiệu là PZT) Năm 1954, vật liệu PZT đƣợc Jaffe và cộng sự tìm thấy với tính chất áp điện tốt (tỷ lệ Zr:Ti = 1:1 trong công thức tỷ lƣợng của PZT) (US Patent 2, 708, 244)

[73] PZT đƣợc hình thành do sự kết hợp của PbZrO3 - một chất phản sắt điện có cấu trúc tinh thể trực thoi và PbTiO3 - một chất sắt điện có cấu trúc perovskite tứ giác PZT có cấu trúc tinh thể dạng perovskite với các ion Ti 4+ và Zr 4+ đóng vai trò là cation B 4+ một cách ngẫu nhiên, các cation A 2+ = Pb 2+ và aninon X 2- = O 2- (xem hình 1.2a) Bán kính của nguyên tử và sự liên kết của Pb với các mạng tinh thể là bền vững Cấu trúc ô cơ sở của PZT dưới ảnh hưởng của điện trường ngoài được mô tả trên hình 1.2b Sự phân cực của PZT thể hiện thông qua sự dịch chuyển của các nguyên tử B lệch khỏi vị trí trọng tâm ban đầu

Sau đó, hợp chất này đƣợc phát triển bởi nhiều nhóm nghiên cứu khác nhau nhằm cải thiện tính chất điện môi và áp điện [25, 26, 65, 74, 91, 120, 121] Ở trên nhiệt độ Curie (T CE ), pha PZT tồn tại ở dạng cấu trúc lập phương Dưới nhiệt độ này, vật liệu có thể tồn tại ở nhiều dạng cấu trúc khác nhau [115, 119, 123]

Hình1.2: Cấu trúc ô cơ sở của vật liệu PZT: a) Khi chưa có điện trường b) Khi có điện trường tác động

Giản đồ pha của PZT đƣợc trình bày ở hình 1.3a Quan sát trên giản đồ pha, biên pha hình thái học MPB tương ứng với các trục và là đường phân chia vùng sắt điện thành hai miền: pha sắt điện có cấu trúc mặt thoi (phía giàu Zr) và pha sắt điện có cấu trúc tứ giác (phía giàu Ti) Khi x > 0.55, PZT ở dạng dung dịch rắn giàu Zr hơn, và thường tồn tại ở dạng cấu trúc mặt thoi (rhombohedral)

Khi x < 0.45, vật liệu PZT ở dạng dung dịch rắn giàu Ti hơn, và thường tồn tại ở dạng cấu trúc tứ giác (tetragonal) Trên giản đồ ta thấy, biên pha hình thái học không phải là biên giữa hai pha tứ giác và mặt thoi, thay vào đó là biên giữa pha tứ giác và pha đơn tà với 0.45 ≤ x ≤ 0.55 Trong khoảng x này, tính chất của vật liệu thu được thường có tính chất tốt nhất Đặc biệt tại x = 0.52 với công thức hợp phần

Pb(Zr0.52Ti0.48)O3, vật liệu có dạng cấu trúc lập phương (nhóm đối xứng Pm-3m) với hằng số mạng a = 4.1169(2) ÷ 4.1237(4) Å

Kết quả nghiên cứu các mẫu đã phân cực cho thấy biến dạng đơn tà là nguồn gốc của tính chất áp điện cao bất thường của PZT Những nghiên cứu về cấu trúc cho thấy, tại lân cận biên pha hình thái học có sự thay đổi đột ngột hằng số mạng, chính vì vậy mà tại vùng này các tính chất vật lý nhƣ hằng số điện môi , hệ số liên kết điện cơ k cũng có những biến đổi dị thường như mô tả trên hình 1.3b

Hình 1.3: a) Giản đồ pha của vật liệu PZT b) Ảnh hưởng của tỷ lệ Zr/Ti lên hằng số điện môi và hệ số áp điện của PZT [14, 130]

PZT cũng nhƣ đa số các vật liệu sắt điện khác là những vật liệu sắt điện thường với đặc trưng là đường biểu diễn sự phụ thuộc của hằng số điện môi theo nhiệt độ ε(T) có điểm chuyển pha nhọn khi chuyển từ thuận điện sang sắt điện ở nhiệt độ Curie T CE Trên nhiệt độ này, sự phụ thuộc ε(T) có thể đƣợc biểu diễn chính xác bằng định luật Curie - Weiss

So với các vật liệu sắt điện khác, ví dụ nhƣ BaTiO3, PZT thể hiện tính áp điện và sắt điện mạnh hơn (hằng số điện môi, hệ số áp điện và độ phân cực dƣ lớn)

A o : trực thoi phản sắt điện PC: lập phương thuận điện

FR HT : mặt thoi sắt điện tại nhiệt độ cao

FR LT : mặt thoi sắt điện tại nhiệt độ thấp MPB: biên pha hình thái học MPC: thành phần pha hình thái học a b

Trong luận án này, vì vậy Pb(Zr48Ti52)O3 đƣợc lựa chọn là vật liệu áp điện để chế tạo các cấu trúc tổ hợp Các thông số đặc trƣng của vật liệu này sẽ đƣợc trình bày chi tiết trong chương 2

Trên thế giới, đặc biệt là các nước tiên tiến như Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, các nước Châu Âu, … vật liệu PZT đã có nhiều ứng dụng triển khai trong thực tế Nhờ hiệu ứng áp điện thuận (biến đổi năng lƣợng cơ thành năng lƣợng điện) và hiệu ứng áp điện nghịch (biến đổi năng lƣợng điện thành năng lƣợng cơ), các nhà khoa học đã chế tạo thành công các bộ chuyển đổi, các cảm biến và tích hợp chúng trên các vi mạch hoặc các mạch số

Từ giảo là hiện tượng thay đổi kích thước của vật liệu từ khi trạng thái từ của nó thay đổi Hiện tƣợng từ giảo này đƣợc James Prescott Joule phát hiện lần đầu tiên vào năm 1842 Sự thay đổi trạng thái từ của vật liệu có thể đƣợc gây ra do sự thay đổi nhiệt độ (từ giảo thể tích) hoặc do từ trường ngoài (từ giảo Joule hay còn gọi là từ giảo tuyến tính) Về cấu trúc tinh thể, sự thay đổi kích thước của vật liệu tương ứng với sự biến dạng của mạng tinh thể [115]

Hiệu ứng từ giảo đƣợc đặc trƣng bằng hệ số từ giảo là tỉ lệ phần trăm sự thay đổi về chiều dài hoặc thể tích: o o l l H

Vật liệu đa pha sắt

Vật liệu đa pha sắt lần đầu tiên đƣợc Hans Schmid đề cập đến vào năm 1994 trong công bố trên tạp chí Ferroelectrics [58] Trong công trình này, Hans Schmid đã định nghĩa “multiferroics” nhƣ một vật liệu đơn pha nhƣng có đồng thời hai hoặc ba các tính chất ferroic: ferroelectricity - sắt điện, sắt từ - ferromagnetism và sắt đàn hồi - ferroelasticity Các hiện tƣợng liên quan đến các tính chất sắt đƣợc mô tả trực tiếp bởi sự phá vỡ đối xứng đặc trƣng (Saxena 2011 và Castán cùng các cộng sự năm 2012)

Sắt điện là khái niệm chỉ những vật liệu có tính chất liên quan đến độ phân cực điện dưới nhiệt độ tới hạn điện Curie (T CE ) Một vật liệu sắt điện khi chuyển pha từ pha nhiệt độ cao (trạng thái thuận điện) trên nhiệt độ T CE đến pha nhiệt độ thấp (trạng thái sắt điện) sẽ có độ phân cực điện tự phát dọc theo hướng ưu tiên Khi điện trường E tác động, vật liệu sắt điện có độ phân cực điện bão hoà P S dọc theo hướng điện trường đặt vào Hướng phân cực có thể đảo ngược lại bằng cách đảo hướng điện trường

Sắt từ là tính chất của vật liệu có từ độ tự phát dưới nhiệt độ tới hạn từ Curie

T CM Trong vật liệu sắt từ, sự sắp xếp của của các spin (hay còn gọi là từ độ M) có thể điều khiển bởi từ trường H Từ độ bão hoà M S theo hướng từ trường ngoài tác dụng H và có thể đảo ngược chiều theo từ trường

Sắt đàn hồi (ferroelastic) là hiện tƣợng liên quan đến sự biến dạng tự phát e

Trong vật liệu sắt đàn hồi, bằng cách tác động ứng suất  đến pha sắt điện, pha có thể biến đổi từ một pha đến cấu trúc cân bằng với các định hướng khác nhau và quá trình này liên quan đến việc hình thành chuyển động của các biên kép Sự thay đổi pha cảm ứng bởi ứng suất gây ra biến dạng tự phát trong vật liệu

Hình 1.5: Phân loại vật liệu đa pha sắt và vật liệu điện từ

Cho đến ngày nay, việc phân loại các vật liệu đa pha sắt khá phức tạp, liên quan đến thuật ngữ vật liệu đa pha sắt “multiferroic” và vật liệu điện từ

“magnetoelectric”, trong đó sự phủ nhau của chúng là không hoàn toàn Phân cực điện là hiện tượng phân tử định hướng theo phương của điện trường Nhờ đó, tổng mômen của các phân tử lƣỡng cực trong điện môi khác không, và trên mặt giới hạn của điện môi có xuất hiện các điện tích liên kết trái dấu Phân cực từ thể hiện mật độ của các mômen lƣỡng cực từ cảm ứng hoặc vĩnh cửu trong một vật liệu từ Trật tự từ liên quan đến trật tự tương đối của các spin trong mạng tinh thể Trật tự điện là

Sắt từ Sắt điện Điện tích Spin

Vật liệu đa pha sắt

Vật liệu điện từ sự phân bố không đồng nhất các điện tích, tạo ra tính sắt điện Quan sát hình 1.5 ta thấy trong khi tồn tại phần lớn là các vật liệu phân cực từ và điện, thì chỉ có số ít vật liệu cùng có trật tự từ và điện Vật liệu điện từ là các vật liệu có phân cực điện và phân cực từ tự phát, trong khi đó vật liệu đa pha sắt chính xác là các vật liệu có trật tự điện và trật tự từ Trên thực tế, vật liệu đa pha sắt là các vật liệu trong đó tương tác có nhiều hơn một thông số trật tự

Nếu xét từ quan điểm về thành phần vật liệu, vật liệu đa pha sắt có thể đƣợc chia thành hai loại chính: đơn pha [99, 103] và tổ hợp [24, 82] (hình 1.6) Trong vật liệu đa pha sắt loại đơn pha, các tính chất điện và từ là hiệu ứng thể tích, còn trong vật liệu đa pha sắt tổ hợp, tương tác giữa các pha điện và từ được xác định theo vùng phân giới giữa hai pha

Hình 1.6: Cấu trúc của vật liệu đa pha sắt loại đơn pha và tổ hợp

Theo định nghĩa ban đầu, vật liệu đa pha sắt loại đơn pha có ít nhất hai tính chất “ferroic”: sắt điện, sắt từ và sắt đàn hồi trong một pha (đồng nhất về thành phần hóa học) Năm 1984, Curie đã chỉ ra rằng các tính chất điện và từ của tinh thể đƣợc đánh giá dựa vào việc xem xét sự đối xứng, trong đó tinh thể có thể bị phân cực khi có mặt từ trường hoặc điện trường Curie định nghĩa đối xứng tính chất của một hiện tượng là đối xứng cực đại, tương thích với sự tồn tại của hiện tượng Các loại vật liệu có tính chất nhƣ trên, ví dụ nhƣ BiFeO3, Cr2O3, Yttrium-ion-garnets (YIG) đã đƣợc nghiên cứu từ năm những năm 1960 [6] Tuy nhiên sau đó, các vật liệu đơn pha ít được quan tâm do có nhiệt độ Néel và nhiệt độ Currie dưới nhiệt độ phòng [9, 83, 143] Lĩnh vực nghiên cứu này chỉ thực sự trở nên sôi động trở lại vào

Vật liệu đơn pha Vật liệu tổ hợp năm 2003 với các nghiên cứu tìm ra độ phân cực lớn trong các màng mỏng epitaxy BiFeO3 và tương tác điện - từ mạnh trong các vật liệu TbMnO3 và TbMn2O5 [13,

114, 142] Sự xuất hiện đồng thời của các tính chất điện và từ trong các vật liệu đa pha sắt loại đơn pha là do về mặt nguyên lý, trật tự từ chịu sự điều khiển của tương tác trao đổi giữa các spin của điện tử, trong khi đó trật tự điện chịu tác động của sự tái phân bố mật độ điện tích trong mạng tinh thể Dựa trên cấu trúc tinh thể, về cơ bản vật liệu đơn pha có thể chia thành một số nhóm chính nhƣ sau [38]:

- Vật liệu có cấu trúc perovskite ABO3 là vật liệu có sắp xếp bát diện (hình 1.7a, b) Ở vị trí của iôn ôxy, có thể là một số nguyên tố khác, nhƣng phổ biến nhất vẫn là ôxy Tùy theo nguyên tố ở vị trí B mà có thể phân thành nhiều họ khác nhau, ví dụ nhƣ họ manganite khi B = Mn, họ titanat khi B = Ti hay họ cobaltit khi B

= Co Thông thường, bán kính iôn A lớn hơn so với B Cấu trúc của perovskite thường là biến thể từ cấu trúc lập phương với các cation A nằm ở đỉnh của hình lập phương, có tâm là cation B Cation này cũng là tâm của một bát diện tạo ra bởi các anion O Cấu trúc tinh thể có thể thay đổi từ lập phương sang các dạng khác như trực giao hay trực thoi khi các iôn A hay B bị thay thế bởi các nguyên tố khác mà hình thức giống nhƣ việc mạng tinh thể bị bóp méo đi, gọi là méo mạng Jahn-Teller (hình 1.7c)

Hình 1.7: Cấu trúc của vật liệu perovskite ABO 3 a) Ô cơ sở của perovskite b) Mạng tinh thể perovskite c) Biến dạng cấu trúc tinh thể do lực điện tĩnh giữa các ion d) Phân cực điện của tinh thể [124, 129]

Trong vật liệu BiFeO3, Pb(Fe2/3W1/3)O3, Pb(Fe1/2Nb1/2)O3,…, các ion từ chiếm một phần hay toàn bộ các vị trí bát diện Điển hình trong số này là hệ Bim+1MmO3m+3

Cơ chế điều khiển tính chất từ bằng điện trường trong vật liệu đa pha sắt

Như đã đề cập trong phần 1.1.1 và 1.1.2, hiện tượng thay đổi tính chất từ dưới tác dụng của điện trường trong vật liệu đa pha sắt tổ hợp từ giảo - áp điện có bản chất là hiệu ứng áp điện - từ giảo ngƣợc (hiệu ứng điện từ ngƣợc) Quá trình thay đổi mômen từ (spin) bằng điện trường trong vật liệu đa pha sắt tổ hợp được thực hiện thông qua tương tác đàn hồi giữa pha sắt từ và đế áp điện/sắt điện Biến dạng mạng tinh thể của pha áp điện/sắt điện xảy ra do tác động của điện trường và được truyền qua vùng phân giới giữa vật liệu áp điện và vật liệu từ giảo Dưới ảnh hưởng của ứng suất cơ học này, vật liệu sắt từ - từ giảo cũng bị biến dạng và do đó từ độ sẽ thay đổi (về độ lớn và định hướng)

Tính chất của vật liệu đa pha sắt tổ hợp phụ thuộc vào sự cạnh tranh giữa dị hướng từ đàn hồi và dị hướng từ tinh thể và tương tác trao đổi tĩnh từ Trong đó, bản chất của sự truyền biến dạng của vật liệu sắt điện và áp điện là khác nhau Sự biến dạng cảm ứng điện trường trong vật liệu áp điện có thể đơn trục hoặc lưỡng trục phụ thuộc vào định hướng tinh thể Các nghiên cứu về vật liệu Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 - PbTiO3 (PMN-PT) đƣợc sử dụng làm pha áp điện để điều khiển tính chất từ của manganite [19, 20, 86, 171], ferrite [69, 70, 72, 105, 168], màng từ kim loại [13, 18,

71, 131, 149] và biến đổi từ trở của các oxit [7, 8, 84, 125, 126] đã đƣợc công bố

Trong các vật liệu này, từ độ của các màng sắt từ mỏng có thể đƣợc điều khiển bằng điện thế thông qua biến dạng từ đế BaTiO3 [35, 38, 140], Pb(Mg1/3Nb2/3)0.72Ti0.28O3, [62]; và Pb(Zr,Ti)O3 [93] Bên cạnh đó, các nghiên cứu chứng minh việc điều khiển lực kháng từ bằng điện trường [30, 54], trường trao đổi [98, 153] hay dị hướng từ

[5, 152, 155] cũng đã đƣợc các nhà khoa học trên thế giới tập trung nghiên cứu

Zang và các cộng sự sau đó đã công bố kết quả nghiên cứu tương tự trên hệ vật liệu tổ hợp CoFeB/PMN-PT với sự phụ thuộc của M(E) [86] Chú ý rằng, việc điều khiển tính chất từ bằng điện trường trên hệ Ni/PMN-PT [93] và FeGaB/PMN-

PT [5] được thực hiện khi điện trường nhỏ hơn lực kháng điện E C của tấm sắt điện PMN-PT, trong khi đó đối với CoFeB/PMN-PT quá trình này thực hiện khi điện trường lớn hơn E C Sự đảo 109 o của đômen sắt điện và sự tồn tại của dị hướng từ tinh thể trong màng CoFeB là nguyên nhân gây ra quá trình đảo từ không tự xóa cảm ứng điện trường [86] Trong khi đó, dị hướng từ tinh thể mạnh của màng FeGa được chế tạo bằng phương pháp epitaxy đã chứng minh sự đảo từ 90 o không tự xóa theo điện trường tác động [150]

Bên cạnh đó, Tiercelin và nhóm nghiên cứu đã chứng minh quá trình đảo từ

90 o lưỡng bền cảm ứng điện thế khi không và có điện trường tác động lên màng đa lớp TbCo2 (5nm)/FeCo (5nm) đƣợc chế tạo trên đế áp điện PZT (011) Bằng cách tác động từ trường ngoài vuông góc với trục dị hướng đơn trục cảm ứng trong quá trình tạo màng, hai trạng thái mômen từ bền vững tạo ra việc đảo 90 o trong TbCo2/FeCo Quá trình đảo từ 90 o cảm ứng điện thế đƣợc xác định thông qua sự cạnh tranh của dị hướng đơn trục cảm ứng và hướng từ trường vuông góc với trường dị hướng đơn trục, và trường dị hướng đơn trục có thể được điều khiển bằng thế có thể quay 45 o từ trục dị hướng đơn trục [117] Quá trình đảo từ lưỡng bền điều khiển bằng điện thế không phụ thuộc vào dạng trễ e(E) và có thể lợi hơn về mặt năng lƣợng [137, 143, 148, 172] Điều này chứng tỏ quá trình đảo lƣỡng bền cảm ứng thế hoặc xung thế trong cấu trúc tổ hợp có triển vọng ứng dụng trong lưu trữ thông tin thế hệ mới

Ngoài ra, các nghiên cứu về chuyển pha cấu trúc của BaTiO3 cũng đã chứng minh tương tác biến dạng giữa đế sắt điện và màng từ và cơ chế điều khiển từ độ bằng điện trường [46, 132, 135, 137, 141] Mạng tinh thể BaTiO3 thay đổi cấu trúc từ lập phương sang tứ giác tại nhiệt độ 393 K, tứ giác sang trực giao tại 278 K và trực giao sang trực thoi tại 183 K [41] Các chuyển pha mạng tinh thể làm biến đổi trạng thái biến dạng và do đó thay đổi dị hướng từ đàn hồi của các màng từ, được chỉ ra bởi sự thay đổi đột ngột về từ độ Kết quả này đã đƣợc minh chứng trên các hệ vật liệu La1-xSrxMnO3 [104, 155, 157], Fe3O4 [15, 40, 52], Fe [46, 47, 132, 137,

148, 167] và Sr2CrReO6 [36] Sự cộng hưởng từ theo điện trường cũng được quan sát trên màng Fe [47, 137] Tuy nhiên, do sự truyền biến dạng địa phương từ các đômen sắt đàn hồi từ đế sắt điện đến màng từ, các phép đo vĩ mô đƣợc thảo luận ở trên không cung cấp thông tin về cộng hưởng từ trên các đômen sắt điện khác nhau

Các đômen từ bị ghim trên đỉnh của đế sắt điện, cho phép việc điều khiển chuyển động vách đômen và quay mômen từ bằng điện trường khi không có từ trường tác động

Trên thực tế, quá trình đảo phân cực điện bằng điện thế có thể ứng dụng trong việc ghi các bit từ bằng điện thế Các nghiên cứu gần đây về quá trình đảo phân cực điện tại nhiệt độ phòng đã đƣợc nghiên cứu trong các cấu trúc tổ hợp nhƣ

FeGaB/PZT Hình 1.12 chỉ ra đường trễ sắt điện P(E) đo theo hướng dọc theo chiều dày đế PZT, có độ phân cực dƣ P R = 32 C/cm 2 và lực kháng điện E C khoảng 8 kV/cm Đường trễ e(E) của đế PZT đo tại điện trường E = 8 kV/cm và E = 16 kV/cm cũng được chỉ ra trên hình Khi E = 16 kV/cm > E C , ta quan sát thấy đường cong cánh bướm là do quá trình đảo đômen sắt điện Mặt khác, chỉ có chuyển động của đômen sắt điện bị ảnh hưởng khi E = 8 kV/cm < E C tạo ra sự biến dạng trong đường trễ e(E) với biến dạng dư lớn Đường trễ e(E) có hai trạng thái biến dạng khác nhau tại E = 0 kV/cm phụ thuộc vào điện trường và tại E < E C , dẫn đến các trạng thái từ lưỡng bền (bistable magnetization states)thông qua tương tác điện từ ngƣợc trong vật liệu tổ hợp FeGaB/PZT có cấu trúc dạng lớp Đặc biệt hơn nữa, điện trường E dương tạo ứng suất nén theo hướng chiều dày của đế PZT thông qua hiệu ứng áp điện ngƣợc, dẫn đến biến dạng nén trong màng FeGaB và cuối cùng làm giảm dị hướng đơn trục theo hướng này Trong khi đó, điện trường E âm tạo ra ứng suất căng dọc theo chiều dày đế PZT và làm tăng cường dị hướng đơn trục dọc theo hướng này của vật liệu tổ hợp

Hình 1.12: Đường trễ sắt điện P(E) và đường trễ (E) của đế PZT đo theo phương mặt phẳng tại điện trường E = 16 kV/cm và 8 kV/cm [145]

Chúng ta có thể định nghĩa hai trạng thái từ bởi sự khác dấu của điện trường như „1‟ và „0‟ để hiểu quá trình điều khiển từ độ bằng điện trường Như đề cập ở

Bi ế n d ạ n g t ro n g m ặ t p h ẳ n g ( p p m ) Ph ân c ự c đi ệ n (  C/ cm 2 ) Điện trường (kV/cm)

E = 16 kV/cm trên, điện trường dương có thể tạo ra dị hướng từ hiệu dụng dọc theo chiều dày; trạng thái từ này được định nghĩa là „0‟, có thể duy trì khi điện trường E giảm về 0

Bằng cách giảm điện trường, từ độ bắt đầu tăng và bền vững tại -8 kV/cm, dẫn đến trạng thái từ khác đƣợc định nghĩa là „1‟ Trạng thái „1‟ duy trì không thay đổi khi điện trường E tăng từ -8 kV/cm đến 0 Toàn bộ quá trình này được ghi lại như trên hình 1.13.a Để mô phỏng quá trình ghi của một bộ nhớ thực tế, xung cảm ứng quá trình đảo từ lƣỡng bền đƣợc đo liên tục Hình 1.13.b thể hiện tỉ số từ độ là 68 tại từ trường H bias = 3 Oe theo xung thế trong phép đo thời gian - đômen Khi một xung dương tác động làm giảm đáng kể tỉ số từ độ từ 0.7 xuống 0.55, nghĩa là có sự đảo từ trạng thái „1‟ sang trạng thái „0‟ Tương tự, xung âm sau đó đảo trạng thái từ „0‟ sang „1‟ Hai trạng thái khác nhau đƣợc giữ ổn định trong mạch hở Điều này chứng minh rằng việc điều khiển từ độ bằng xung thế có thể thực hiện đƣợc trong các cấu trúc vật liệu tổ hợp

Hình 1.13: a) Tỉ số từ độ theo điện trường với từ trường trao đổi dịch H bias = 3 Oe dưới tác dụng của điện trường E = 16 kV/cm và 8 kV/cm b) Tỉ số từ độ của vật liệu tổ hợp FeGaB/PZT đo tại các xung thế dọc theo chiều dày với từ trường H bias = 3 Oe [145.] Điện trường (kV/cm) Thời gian (s) Đi ệ n t rư ờ n g ( kV/ cm )

Khả năng ứng dụng của vật liệu đa pha sắt trong công nghệ lưu trữ thôngtin…………………………………………………………… 32 Kết luận chương 1

Trên thực tế, cơ chế điều khiển định hướng và độ lớn từ độ bằng điện trường có thể thay thế cho cơ chế đảo từ truyền thống bằng từ trường hay dòng điện Cơ chế điều khiển mới này đang được các nhóm nghiên cứu trên thế giới hướng đến ứng dụng lưu trữ thông tin như các bộ nhớ MERAM trong tương lai

Chương 1 là phần tổng quan trình bày về các vật liệu đa pha sắt đơn pha và tổ hợp, đồng thời giới thiệu một số tính chất và hiệu ứng đặc trƣng của các vật liệu này Cơ chế đảo từ bằng điện trường có thể được ứng dụng như một cơ chế ghi từ mới thay thế cơ chế ghi từ bằng từ trường hay dòng điện, khắc phục được các hạn chế của các bộ nhớ từ loại khác.

CHẾ TẠO MẪU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT TÍNH CHẤT 37

2.1 Phương pháp chế tạo vật liệu đa pha sắt loại tổ hợp

2.1.1 Vật liệu 2.1.1.1 Vật liệu sắt điện

Nhƣ đã đề cập, vật liệu PZT cấu trúc perovskite với các tính chất ƣu việt nhƣ độ phân cực điện dƣ lớn, tính áp điện mạnh, nhiệt độ Curie T C cao, hằng số điện môi lớn nên đƣợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế Vật liệu áp điện sử dụng trong luận án là Pb(Zr0.48Ti0.52)O3 (kí hiệu PZT-APC 855) có dạng tấm mỏng (độ dày 500

m) của hãng American Piezoceramics Inc (PA, USA) Các thông số kỹ thuật của vật liệu này đƣợc liệt kê chi tiết trên Bảng 2.1 Ngoài ra, một số thông số đặc trƣng khác của đế áp điện là: hệ số tích điện d 31 = - 276 pC/N, hệ số chuyển đổi cơ điện k 33 = 0.76, T C = 200 o C Đế PZT có hai loại tương ứng với hướng phân cực khác nhau: dọc theo chiều dày của đế và ngang theo bề mặt đế

Bảng 2.1: Các thông số cơ bản của các vật liệu áp điện PZT

Chúng tôi đã tiến hành khảo sát một số tính chất điện và sắt điện của vật liệu PZT sử dụng Trên hình 2.1 là đường cong điện trễ P(U) đặc trưng cho vật liệu sắt điện của vật liệu PZT phân cực ngang và phân cực dọc khảo sát tại các điện thế khác nhau Trong khoảng điện thế khảo sát từ -500 V đến 500 V, đường cong điện trễ P(U) của đế phân cực ngang cho thấy độ phân cực điện là chƣa bão hoà Đối với vật liệu PZT phân cực dọc, tại các giá trị điện thế nhỏ hơn 300 V, đường cong điện trễ P(U) chưa bão hòa Khi đo tại các giá trị điện thế cao hơn, đường cong P(U) tiến dần tới trạng thỏi bóo hũa Giỏ trị độ phõn cực lớn nhất trong phộp đo là 22 àC/cm 2 , độ phõn cực dƣ là 19 àC/cm 2

Hình 2.1: Đường cong điện trễ P(U) của a) đế áp điện PZT phân cực ngang và b) đế PZT phân cực dọc

Kết quả khảo sát đặc trƣng dòng rò theo thời gian của vật liệu PZT tại các điện thế khác nhau từ 5 V đến 500 V đƣợc trình bày trên hình 2.2 cho thấy giá trị dòng rò rất nhỏ, vào cỡ 10 -7 ÷ 10 -8 A Đặc trƣng dòng rò thấp cho thấy vật liệu PZT sử dụng có tính điện môi cao, khó bị đánh thủng trong điện trường cao Nhận xét trên đƣợc khẳng định qua kết quả khảo sát sự phụ thuộc của hằng số điện môi của đế áp điện PZT vào tần số, trong dải từ 1 kHz đến 4 MHz đo ta ̣i điện thế U = 5 V, đƣợc trình bày trên hình 2.3 Kết quả cho thấy tại tần số f = 1 kHz, hằng số điện môi đạt giá trị nhất lớn  = 3300 đối với vật liệu PZT phân cực dọc và  = 13600 đối với

U (V) b vật liệu PZT phân cực ngang Khi tăng tần số đo trên giá trị 1 kHz, hằng số điện môi giảm dần

Hình 2.2: Sự phụ thuộc dòng rò theo thời gian của a) đế PZT phân cực ngang và b) đế PZT phân cực dọc

Hình 2.3: Sự phụ thuộc của hằng số điện môi vào tần số của

  a) đế PZT phân cực ngang và b) đế PZT phân cực dọc

Nhƣ đã đề cập, yêu cầu quan trọng của vật liệu đa pha sắt tổ hợp là pha sắt từ phải có hiệu ứng từ giảo Mặt khác, liên quan đến khả năng ứng dụng vật liệu từ giảo cần có từ giảo (S) lớn ở nhiệt độ phòng (có nhiệt độ Curie T C cao) và có độ cảm từ giảo ( // = /H) cao Đối với các nguyên tố là kim loại chuyển tiếp (nhóm

3d), mặc dù có nhiệt độ Curie rất cao (T C của Fe, Ni và Co tương ứng là 1043 K,

631 K và 1393 K) nhưng dị hướng từ và từ giảo của chúng lại rất nhỏ (Co  6010 -

6 Fe ~ 4010 -6 ) [29] Tuy nhiên khi tạo hợp kim (FeCo, NiFe, CoCr ) giá trị từ giảo thay đổi rõ rệt (S ~ 10 -5 ) (hình 2.4) [151] Ví dụ, từ giảo cao của hợp kim CoFe xảy ra tại thành phần gần với biên pha fcc/bcc và bắt nguồn từ sự cân bằng của pha fcc giàu Co nằm trong ma trận bcc giàu Fe [29]

Hình 2.4: Hệ số từ giảo theo tỷ lệ thành phần của hai hợp kim a) NiFe và b) CoFe

Trong luận án này, vật liệu sắt từ đƣợc lựa chọn gồm có CoCr, Ni80Fe20 và

Co50Fe50 NiFe là vật liệu từ có tính từ mềm (lực kháng từ H C nhỏ, M S đạt trạng thái

 (10 -6 ) a b bão hòa ở từ trường thấp), nhạy với ứng suất tác động làm tăng khả năng kết dính hai pha trong cấu trúc tổ hợp nên đƣợc sử dụng làm lớp đệm [12, 151] Co50Fe50 có hệ số từ giảo dương  S = 10010 -6 và từ độ M S cao, có các tính chất tốt để đạt được tương tác điện từ lớn [136] Các vật liệu này có tính chất từ tốt và giá thành rẻ hơn so với những hợp kim có chứa đất hiếm đƣợc sử dụng trong một số nghiên cứu vật liệu đa pha sắt tổ hợp dạng lớp trước đây [128, 134, 138]

2.1.2 Các phương pháp chế tạo

Sau khi lựa chọn vật liệu nghiên cứu, chúng tôi tiến hành chế tạo vật liệu đa pha sắt tổ hợp Trong luận án này, cấu trúc tổ hợp nghiên cứu có dạng lớp nên chúng tôi đã sử dụng hai phương pháp gồm: kết dính và phún xạ trực tiếp màng sắt từ lên đế sắt điện Phương pháp kết dính được áp dụng cho hệ vật liệu PZT/CoCr đƣợc trình bày trong phần kế tiếp

2.1.2.1 Vật liệu tổ hợp PZT/CoCr

Màng từ tính CoCr đƣợc chế tạo trên đế PVDF (có chiều dày các đế là t PVDF =

6, 12, 50 và 100 m) bằng phương pháp phún xạ với độ dày màng t CoCr = 0.5, 1,

2 và 2.5 m Vật liệu đa pha sắt tổ hợp PZT/CoCr được chế tạo bằng phương pháp kết dính sử dụng keo epoxy để gắn kết tấm áp điện PZT với cấu trúc màng PVDF/CoCr Keo epoxy có độ bám dính tốt cỡ 1000 psi, chiều dày lớp keo epoxy cỡ vài m Cấu trúc của vật liệu đa pha sắt tổ hợp đƣợc minh họa trên hình 2.5

Hình 2.5: Cấu trúc hệ vật liệu PZT/CoCr với đế PZT phân cực dọc

Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng vật liệu áp điện PZT phân cực dọc dạng tấm với kích thước 65mm 2 và chiều dày t PZT = 500 m (APC-855) Tấm áp điện đƣợc phủ lớp điện cực mỏng bằng kim loại Ag vào hai mặt trên và dưới dọc theo hướng véc tơ phân cực P , vuông góc với mặt phẳng mẫu Đối với đế PZT phân cực dọc, điện cực được tạo ở mặt trên và dưới đế, sử dụng keo hồ bạc của hãng Ted Pella, Inc., có độ dẫn điện tốt Sau đó điện cực đƣợc sấy khô ở nhiệt độ 80 o C và giữ cố định trong vòng 72 giờ để đảm bảo liên kết tốt Đây là phương pháp chế tạo đơn giản tuy nhiên giữa các lớp vật liệu có lớp keo dính ngăn cách

2.1.2.2 Vật liệu tổ hợp PZT/NiFe/CoFe

Trong các phương pháp được sử dụng để chế tạo màng mỏng đa lớp hiện nay, phương pháp phún xạ có nhiều ưu điểm như: độ bám dính của màng trên đế tốt do các nguyên tử lắng đọng có động năng khá cao, màng tạo ra có độ gồ ghề bề mặt thấp và có hợp thức gần với bia, độ dày có thể điều khiển được Trong chế tạo vật liệu đa pha sắt tổ hợp, phương pháp này có thể giúp tăng khả năng bám dính và liên kết giữa hai pha, nhờ đó ứng suất có thể được truyền trực tiếp từ pha sắt điện sang pha sắt từ

Trong phương pháp phún xạ, màng mỏng được tạo ra bằng cách sử dụng các chùm ion năng lượng cao (thường là các ion khí trơ như Ar, Xe, Kr) bắn phá vào bề mặt bia vật liệu cần chế tạo, tách bóc các nguyên tử vật liệu, tạo ra các nguyên tử, phân tử, ion (trạng thái plasma) Các phần tử này nhận đƣợc động năng từ quá trình va chạm trên, chuyển động về phía đế và lắng đọng trên đế để tạo thành màng (xem hình 2.6)

Hình 2.6: Nguyên lý quá trình hình thành màng mỏng bằng phún xạ catot

Hệ thiết bị phún xạ bao gồm 3 phần chính nhƣ chỉ ra trên hình 2.7:

- Hệ chân không: bao gồm hệ thống bơm chân không sơ cấp và thứ cấp kết nối với nhau để tạo ra chân không trong buồng lắng đọng khoảng 10 -6 - 10 -7 Torr

- Buồng lắng đọng: đƣợc thiết kế cách ly với buồng đệm qua hệ thống đệm load-lock, đƣợc giữ ở chân không Bên trong chuông lắng đọng gồm ba điện cực RF và ba điện cực DC, đồng thời đặt các bia vật liệu và đế để lắng đọng màng

- Hệ thống nguồn điện và điều khiển: cấp nguồn điện một chiều (DC) và xoay chiều (RF) cho các điện cực thông qua hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển cho phép điều chỉnh các chế độ cấp nguồn khác nhau (thay đổi công suất, áp suất khí…) cũng nhƣ phối hợp trở kháng (thay đổi giá trị điện trở R, tụ điện C…) trong quá trình tạo màng

Hình 2.7: Thiết bị phún xạ catot ATC 2000

CÁC HỆ VẬT LIỆU ĐA PHA SẮT TỔ HỢP TRÊN PZT PHÂN CỰC DỌC 57

TRÊN PZT PHÂN CỰC DỌC

Trong chương này chúng tôi trình bày kết quả nghiên cứu về tính chất của hai hệ vật liệu tổ hợp gồm PZT/CoCr được chế tạo bằng phương pháp kết dính và PZT/NiFe/CoFe được chế tạo bằng phương pháp phún xạ Cả hai hệ vật liệu tổ hợp này đều sử dụng vật liệu PZT loại phân cực dọc là đế có hướng phân cực P dọc theo chiều dày của đế PZT

Màng CoCr đƣợc phún xạ trên đế PVDF với chiều dày lớp CoCr (t CoCr ) là 0.5,

1, 2 và 2.5 m và chiều dày đế PVDF (t PVDF ) tương ứng là 6, 13, 50 và 100 m Các mẫu này có tỉ số chiều dày đế/màng (t PVDF /t CoCr ) là 12, 13, 25, 40, đƣợc ký hiệu tương ứng là P1, P2, P3 và P4 Vật liệu đa pha sắt tổ hợp PZT/CoCr được chế tao bằng cách gắn các màng PVDF/CoCr lên trên đế PZT phân cực dọc, sử dụng keo kết dính epoxy Hệ mẫu được chế tạo nhằm mục đích thử nghiệm phương pháp chế tạo và nghiên cứu khả năng điều khiển tính chất từ bằng điện thế trong vật liệu đa pha sắt tổ hợp Trong kết quả nghiên cứu về hệ vật liệu này, chúng tôi tập trung khảo sát cấu trúc tinh thể, cấu trúc vi mô và các tính chất điện, từ của vật liệu đa pha sắt tổ hợp PZT/CoCr dưới tác dụng của điện trường Ảnh hiển vi điện tử quét của màng CoCr của mẫu có chiều dày 1 m, chụp trên hình 3.1a cho thấy hình thái học bề mặt của màng là tương đối đồng nhất với bề mặt khá mịn Kích thước hạt CoCr được xác định khoảng 10 nm Bên cạnh đó, từ kết quả khảo sát phổ EDS trên hình 3.1b, chúng tôi có thể quan sát thấy các đỉnh đặc trƣng của Cr và Co Trong phép đo EDS, việc ghi nhận phổ tia X phát ra từ mẫu sẽ cho thông tin về các nguyên tố hóa học có mặt trong mẫu, đồng thời cho các thông tin về tỉ phần nguyên tố Kết quả cho thấy tỷ phần của các nguyên tố trong màng đƣợc xác định là Co35.6Cr64.4

Hình 3.1: a) Hình ảnh FESEM của bề mặt màng CoCr b) Phổ EDS của màng CoCr

Trên hình 3.2, chúng tôi trình bày kết quả đo nhiễu xạ tia X của màng CoCr

Các mẫu có chiều dày lớp sắt từ tăng dần, mật độ nguyên tử trong mặt mạng tinh thể CoCr càng lớn, do đó cường độ đỉnh nhiễu xạ Bragg của mặt mạng tinh thể trong phổ nhiễu xạ càng lớn Đối với tất cả các mẫu, cường độ đỉnh nhiễu xạ lớn nhất được quan sát thấy tại ví trí góc 2 = 26.2 o , tương ứng với đỉnh nhiễu xạ (111) của CoCr Các đỉnh nhiễu xạ của mẫu P1 với lớp sắt từ mỏng nhất t CoCr = 0.5 m có cường độ nhỏ nhất Cường độ của đỉnh nhiễu xạ tăng khi chiều dày lớp CoCr tăng và đạt lớn nhất đối với mẫu P3 có lớp sắt từ t CoCr = 2.5 m

Hình 3.2: Giản đồ nhiễu xạ XRD của các mẫu tổ hợp P1, P2, P3 và P4

100 nm Đường cong từ trễ đo theo các phương song song với mặt phẳng màng  = 0 o , vuông góc với mặt phẳng màng  = 90 o và góc ở giữa  = 45 o đƣợc trình bày trên hình 3.3 cho các mẫu P1, P2, P3 và P4 Chúng ta có thể thấy rằng dị hướng từ mặt phẳng trong các màng chiếm ƣu thế Từ độ bão hòa M S và giá trị lực kháng từ H C đo theo phương song song (H C// ) của các mẫu được liệt kê trên bảng 3.1 Kết quả cho thấy các mẫu có giá trị H C// khá nhỏ và mẫu P2 có từ độ bão hòa lớn nhất M S = 1860

m và lực kháng từ lớn nhất H C// = 25 Oe Do đó mẫu P2 tiêu biểu sẽ đƣợc sử dụng để khảo sát ảnh hưởng của điện trường đến tính chất từ của vật liệu

Hình 3.3: Đường cong từ trễ của các mẫu vật liệu tổ hợp PZT/CoCr Để nghiên cứu ảnh hưởng của điện thế lên từ độ của mẫu tổ hợp PZT/CoCr, chúng tôi đã khảo sát sự phụ thuộc của từ độ vào điện thế tác động dọc theo đế PZT

H(Oe) t CoCr = 0.5 m t CoCr = 1 m t CoCr = 2 m t CoCr = 2.5 m trong các từ trường H bias từ -2000 Oe đến 2000 Oe (tại cấu hình góc  = 0 o ) Hình 3.4 thể hiện sự phụ thuộc của từ độ vào điện thế M(U) của mẫu P2 Kết quả cho thấy từ độ của mẫu giảm dần khi tăng điện thế Độ biến thiên của từ độ M có thể đạt 840 emu trong khoảng thế từ -400 V đến 400 V Ở đây M = M(U) - M(0), trong đó M(U) là từ độ M thay đổi dưới tác dụng của điện thế U và là từ độ khi không có điện thế Đường M(U) của các mẫu khác cũng có xu hướng tương tự

Bảng 3.1: Các thông số từ đặc trưng của các mẫu tổ hợp CoCr/PZT

0 Oe -25 Oe -30 Oe -200 Oe -2000 Oe

Hình 3.4 : Sự phụ thuộc từ độ vào điện thế tác động tại các từ trường ngoài khác nhau đối với mẫu P2

Từ hình 3.4, chúng ta có thể thấy tại các từ trường H bias khác nhau, đường M(U) có xu hướng cắt trục hoành tại các giá trị xác định, tại đó mômen từ M đổi dấu Sự đảo từ này xảy ra tại một giá trị điện thế xác định gọi là điện thế đảo U đ

Giá trị của U đ phụ thuộc cả vào hướng và độ lớn của từ trường ngoài H bias Trong trường hợp từ trường H bias gần với H C// = 25 Oe, chúng ta có U đ = 0 Sự thay đổi của từ độ dưới tác dụng của điện thế có thể được hiểu thông qua việc tìm hiểu nguyên nhân gây ra sự thay đổi dị hướng từ Chúng ta xem xét biểu thức của năng lượng từ đàn hồiE me K  cos 2 , trong đó  là góc giữa hướng của vectơ từ độ và pháp tuyến của màng Hằng số dị hướng ứng suất K  ,được biểu diễn bằng công thức: 100 100

K , trong đó  100 là hệ số từ giảo trong mặt phẳng của màng

(CoCr có giá trị  100 > 0) và là ứng suất trong mặt phẳng của màng CoCr

Trong cấu trúc tổ hợp PZT/CoCr, khi đặt điện thế vào dọc theo hướng (001) vuông góc với đế PZT, sẽ bị kéo dài ra dọc theo trục c (hiệu ứng áp điện ngƣợc) và gây ra một ứng suất nén trong mặt phẳng Nhờ sự kết dính giữa các lớp, ứng suất này đƣợc truyền sang màng CoCr và vật liệu từ sẽ chịu tác dụng của một sứng suất nén <

0 Do  100 > 0 nên K  < 0, dẫn đến việc từ độ trong mặt phẳng màng giảm dưới tác dụng của điện thế Việc phân tích kết quả chứng minh rằng sự thay đổi từ độ cảm ứng điện trường thông qua biến dạng đóng vai trò quan trọng trong tương tác điện từ giữa hai pha từ giảo và áp điện trong cấu trúc tổ hợp

Nhƣ vậy, chúng tôi đã chế tạo đƣợc vật liệu tổ hợp đa pha sắt dạng tấm PZT/CoCr bằng phương pháp kết dính Kết quả khảo sát tính chất từ của mẫu PZT/CoCr cho thấy dị hướng từ mặt phẳng chiếm ưu thế Dưới tác dụng của điện thế, mẫu P2 có độ thay đổi từ độ là M = 840 emu

Trong phần này sử dụng phương pháp phún xạ trực tiếp các lớp sắt từ NiFe và CoFe lên đế PZT phân cực dọc để chế tạo vật liệu tổ hợp đa pha sắt Nhƣ vậy ứng suất có thể truyền trực tiếp từ pha sắt điện sang pha sắt từ và tăng tương tác điện từ giữa hai pha Các mẫu với chiều dày lớp CoFe cố định là 320 nm và chiều dày lớp đệm NiFe thay đổi từ 10 đến 90 nm, đƣợc ký hiệu lần lƣợt là D1, D2, D3 và D4

3.2.1 Cấu trúc tinh thể, vi mô và thành phần Ảnh SEM bề mặt của mẫu PZT/NiFe/CoFe với đế PZT phân cực dọc đƣợc chụp như trên hình 3.5 Trong trường hợp này, đế PZT phân cực dọc có một lớp điện cực Ag đƣợc phủ ở trên nên bề mặt khá mịn Lớp sắt từ NiFe/CoFe đƣợc phún xạ lên trên điện cực Ag sẽ có hình thái học của bề mặt tuân theo cấu trúc của bề mặt PZT ban đầu

Hình 3.5: Hình ảnh SEM của mẫu PZT/NiFe/CoFe

Giản đồ nhiễu xạ tia X của một mẫu đại diện là D1 được trình bày trên hình 3.6 Kết quả cho thấy mẫu D1 có các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng cho cấu trúc perovskite của đế PZT và cấu trúc đa tinh thể lập phương có định hướng ưu tiên

(111) của màng sắt từ NiFe/CoFe (thẻ chuẩn JCPDS #23-297) [108] Bên cạnh đó cũng có sự xuất hiện các đỉnh nhiễu xạ của lớp điện cực Ag là (110), (220) và

(311) Các đỉnh nhiễu xạ này của Ag có cường độ lớn là do lớp điện cực Ag trên bề