Chế tạo và nghiên cứu vật liệu tổ hợp từ điện với lớp từ giảo có cấu trúc nano và vô định hình dùng cho cảm biến từ trường micro tesla

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM ANH ĐỨC CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ - ĐIỆN VỚI LỚP TỪ GIẢO CĨ CẤU TRÚC NANO VÀ VƠ ĐỊNH HÌNH DÙNG CHO CẢM BIẾN TỪ TRƯỜNG MICRO - TESLA LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔ HÀ NỘI - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM ANH ĐỨC CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ - ĐIỆN VỚI LỚP TỪ GIẢO CĨ CẤU TRÚC NANO VÀ VƠ ĐỊNH HÌNH DÙNG CHO CẢM BIẾN TỪ TRƯỜNG MICRO - TESLA Chuyên ngành : Vật liệu linh kiện nanô Mã số : Chuyên ngành đào tạo thí điểm LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN NANÔ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đỗ Thị Hương Giang GS.TS Nguyễn Hữu Đức HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Đỗ Thị Hương Giang Cô là người trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, động viên và giúp đỡ để em có thể hoàn thành luận án Cô không chỉ là người hướng dẫn khoa học mà còn là người truyền cho em tình yêu và nhiệt huyết với nghiên cứu thông qua tấm gương học tập và làm việc của bản thân Em cũng xin chân thành cảm ơn GS TS Nguyễn Hữu Đức Với kinh nghiệm của một Giáo sư đầu ngành, Thầy đã đưa những lời khuyên và định hướng cần thiết lúc em gặp khó khăn nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô, cán bộ bộ môn Vật liệu và linh kiện nano, Khoa Vật lý kỹ thuật và Công nghệ nano đã giảng dạy và giúp đỡ em thời gian nghiên cứu tại phòng thí nghiệm Xin chân thành cảm ơn NCS Nguyễn Thị Ngọc, NCS Lê Việt Cường, NCS Nguyễn Xuân Toàn, NCS Lê Khắc Quynh đã giúp đỡ, trao đổi kiến thức và kinh nghiệm với suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Công Nghệ Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ và gia đình đã động viên, giúp đỡ để có thể hoàn thành luận án một cách tốt nhất Luận án này được hoàn thành với sự hỗ trợ một phần của Đề tài thuộc chương trình Khoa học và Công nghệ vũ trụ mã số VT/CN-03/13-15 và đề tài cấp Đại học Quốc gia Hà Nội mã số QG.15.28 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nghiên cứu luận án thực hiện, bản luận án viết không chép từ các tài liệu sẵn có Các số liệu kết quả trình bày luận án trung thực chưa từng được công bố bởi các luận án khác Hà Nội, ngày 10 tháng 05 năm 2016 Tác giả Phạm Anh Đức MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu sắt từ, sắt điện multiferroic 1.1.1 Vật liệu sắt điện hiệu ứng áp điện 1.1.1.a Vật liệu sắt điện 1.1.1.b Hiệu ứng áp điện 1.1.2 Vật liệu sắt từ hiệu ứng từ giảo 12 1.1.2.a Vật liệu sắt từ 12 1.1.2.b Hiệu ứng từ giảo 14 1.1.3 Vật liệu mutiferroic 18 1.2 Hiệu ứng từ-điện 19 1.2.1 Tổng quan hiệu ứng từ-điện 19 1.2.2 Hệ số từ-điện 20 1.2.3 Liên kết ứng suất bề mặt hiệu ứng từ-điện thuận 24 1.3 Vật liệu từ-điện 25 1.3.1 Vật liệu từ-điện đơn pha 26 1.3.2 Vật liệu tổ hợp đa pha 28 1.3.3 Vật liệu tổ hợp đa pha có cấu trúc nano 29 1.4 Tổng quan cảm biến từ trường 30 1.4.1 Cảm biến từ trường dựa hiệu ứng Hall 30 1.4.2 Cảm biến từ trường giao thoa lượng tử siêu dẫn 32 i 1.4.3 Cảm biến từ trường Flux – gate 33 1.4.4 Cảm biến từ trường dựa hiệu ứng từ trở 34 1.4.5 Cảm biến từ trường dựa hiệu ứng từ-điện 36 1.5 Đối tượng, mục tiêu nội dung nghiên cứu 37 1.5.1 Đối tượng nghiên cứu 37 1.5.2 Mục tiêu nghiên cứu 38 1.5.3 Nội dung nghiên cứu 39 Chương PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 40 2.1 Chế tạo vật liệu dạng màng TbFeCo/PZT phương pháp phún xạ 41 2.2 Chế tạo vật liệu tổ hợp Metglas/PZT dạng 42 2.3 Khảo sát tính chất từ hệ từ kế mẫu rung 43 2.4 Hệ đo từ giảo 44 2.5 Đo hệ số từ-điện 47 2.5.1 Hệ đo thực nghiệm 47 2.5.2 Phương pháp tính hệ số thế từ-điện thuận 48 2.6 Khảo sát hình thái bề mặt hiển vi điện tử 50 2.7 Khảo sát hình thái bề mặt hiển vi lực nguyên tử .51 2.8 Kết luận chương 51 Chương VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ-ĐIỆN Terfecohan/PZT DẠNG MÀNG VỚI LỚP VẬT LIỆU TỪ GIẢO CÓ CẤU TRÚC NANO 52 3.1 Vật liệu tổ hợp với lớp từ giảo ở trạng thái vơ định hình 53 3.1.1 Cấu trúc tinh thể lớp từ giảo 53 3.1.2 Tính chất từ từ giảo màng Terfecohan 55 3.1.3 Tính chất từ-điện vật liệu tổ hợp 58 3.2 Vật liệu tổ hợp với lớp từ giảo ở trạng thái nano tinh thể 62 3.2.1 Nhiệt độ ủ 350 C 62 3.2.1.a Cấu trúc tinh thể màng Terfecohan 62 ii 3.2.1.b Tính chất từ từ giảo màng Terfecohan 64 3.2.1.c Tính chất từ-điện vật liệu tổ hợp 66 3.2.2 Nhiệt độ ủ 450 C 67 3.2.2.a Cấu trúc tinh thể màng Terfecohan 68 3.2.2.b Tính chất từ màng Terfecohan 69 3.3 Kết luận chương 71 Chương VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ-ĐIỆN Metglas/PZT DẠNG TẤM VỚI LỚP TỪ GIẢO CĨ CẤU TRÚC VƠ ĐỊNH HÌNH 73 4.1 Tính chất từ băng từ Metglas 74 4.1.1 Tính chất từ siêu mềm 74 4.1.2 Ảnh hưởng dị hướng hình dạng đến tính chất từ mềm .76 4.2 Tính chất từ giảo băng từ Metglas 79 4.2.1 Nghiên cứu tính chất từ giảo tĩnh 79 4.2.2 Ảnh hưởng dị hướng hình dạng đến tính chất từ giảo 81 4.3 Sự phụ thuộc hiệu ứng từ-điện vào tần số kích thích 82 4.3.1 Mẫu hình vuông 82 4.3.2 Mẫu hình chữ nhật 83 4.3.3 Tính toán lý thút quy luật phụ tḥc tần số 84 4.3.3.a Mô hình dao động một chiều 84 4.3.3.b Mô hình dao động hai chiều 89 4.4 Ảnh hưởng cấu hình (bilayer sandwich) 94 4.5 Ảnh hưởng chiều dầy lớp từ giảo Metglas 96 4.6 Ảnh hưởng kích thước (mẫu vng) 98 4.6.1 Kết quả thực nghiệm khảo sát hiệu ứng từ-điện 98 4.6.2 Lý thuyết hiệu ứng “Shear lag” 101 4.7 Ảnh hưởng tỷ lệ kích thước dài/rộng 103 iii 4.7.1 Kết quả đo thực nghiệm khảo sát hệ số thế từ-điện 103 4.7.2 Lý thuyết trường khử từ giải thích qui luật phụ tḥc kích thước 108 4.8 Kết luận chương .111 Chương ỨNG DỤNG 112 5.1 Cảm biến từ trường dựa màng mỏng Terfecohan có cấu trúc nano 112 5.2 Cảm biến từ trường dựa băng từ Metglas có cấu trúc vơ định hình116 5.2.1 Thiết kế chế tạo hệ thống cảm biến đo từ trường 116 5.2.2 Khảo sát các thông số làm việc cảm biến 119 5.2.2.a Tần số cộng hưởng 119 5.2.2.b Tín hiệu cảm biến phụ tḥc vào cường đợ từ trường .120 5.2.2.c Tín hiệu cảm biến phụ thuộc vào góc định hướng 122 5.2.3 Tín hiệu (zero offset) cách khắc phục 125 5.2.4 Cảm biến đo góc dựa cảm biến đo từ trường 2D 127 5.2.5 Cảm biến đo từ trường trái đất 3D dựa hiệu ứng từ-điện 131 5.3 Kết luận chương .134 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 135 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO .139 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT AFE Phản sắt điện AFM ⃗ Phản sắt từ Véc tơ cảm ứng từ dik Hệ số áp điện theo phương tác dụng lực (C/N) ES Điện trường bão hịa E Cường đợ điện trường EC Lực kháng điện f Tần số cộng hưởng FE Sắt điện FIM Feri từ FM Sắt từ H Cường độ từ trường h0 Biên độ từ trường xoay chiều hac Cường độ từ trường xoay chiều Hdc Cường độ từ trường một chiều L Chiều dài MEMS Hệ vi điện tử Metglas Fe76,8Ni1,2B13,2Si8,8 Véc tơ từ độ vật liệu ⃗ Mi Mr s Từ độ tự phát Độ từ dư Ms Từ đợ bão hịa Pe Véc tơ phân cực nguyên tử Pi Véc tơ phân cực ion Pj Độ lớn véc tơ phân cực điện s Pi P0 Véc tơ phân cực ion tự phát Véc tơ phân cực phân tử Pr Độ phân cực dư Ps Độ phân cực bão hòa PZT Vật liệu áp điện Pb(TiZr)O3 v PVDF Pôlime áp điện (PolyVinylidenne DiFlorua) PT Vật liệu áp điện PbTiO3 Q Hệ số phẩm chất r Tỷ số kích thước dài/rợng RAM Bợ nhớ đệm RF Siêu cao tần T Nhiệt độ TC Nhiệt độ Curie Terfecohan Tb0,4(Fe0,55Co0,45)0,6 VME Thế từ-điện WFM Sắt từ yếu W Chiều rộng αE Hệ số từ-điện αmax Hệ số từ-điện cực đại α'mn Tensơ độ cảm từ-điện αpmn Hệ số từ-điện thuận ε0 Hằng số điện εk Độ biến dạng tỷ đối Ứng suất tác dụng σ (0 ) λmax Từ giảo có tác dụng từ trường H λS Từ giảo cực đại μB Từ giảo bão hòa ρ Magnton Bohr χM Điện trở suất χλ Độ cảm từ (mức độ từ hóa vật liệu) Độ cảm từ giảo vi KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Chế tạo thành công vật liệu tổ hợp từ-điện dạng màng Terfecohan/PZT phương pháp phún xạ vật liệu tổ hợp từ-điện đa lớp dạng Meglas/PZT phương pháp kết dính học Vật liệu tổ hợp từ-điện dạng màng Terfecohan/PZT đạt được hệ số thế từ-điện lớn αE = 6,3 mV/cm.Oe từ trường một chiều Hdc = kG Vật liệu không tăng cường được hệ số thế từ-điện (nhỏ 27 lần) bù lại giảm được từ trường làm việc (giảm lần) so với vật liệu tổ hợp từ-điện Terfecohan/Glass/PZT Nguyên nhân được đề xuất khác biệt hình thái bề mặt đế một số phương án thay đổi hình thái bề mặt vật liệu áp điện được đưa Màng Terfecohan ủ nhiệt chân không nhiệt độ 350 C cho thấy xuất cấu trúc nano tinh thể đó làm tăng cường tính chất từ-điện vật liệu tổ hợp (hệ số thế từ-điện tăng 1,9 lần, từ trường một chiều tương ứng giảm lần) Tuy nhiên vật liệu tổ hợp từ-điện dạng màng với lớp từ giảo có cấu trúc nano tinh thể cần được nghiên cứu thêm để tăng cường tính chất từ-điện cho việc ứng dụng chế tạo cảm biến từ trường yếu có độ nhạy đợ phân giải cao Khảo sát các tính chất từ, tính chất từ giảo tính chất từ-điện cho thấy cấu hình tối ưu vật liệu tổ hợp từ-điện đa lớp dạng Metglas/PZT để ứng dụng chế tạo cảm biến từ trường trái đất dạng sandwich (Metglas/PZT/Metglas) với kích thước 15x1 mm Với cấu hình tối ưu vật liệu thì hệ số thế từ-điện cực đại đạt được αE = 131 V/cm.Oe từ trường Hdc = Oe Các kết quả thu cho thấy vật liệu tổ hợp từ-điện đa lớp dạng Metglas/PZT với cấu hình tối ưu cho phép ứng dụng chế tạo các cảm biến từ trường trái đất với độ nhạy độ phân giải cao 135 Các nghiên cứu ứng dụng lý thuyết mô tượng cộng hưởng tần số, hiệu ứng shear lag hiệu ứng trường khử từ giúp giải thích các tượng thực nghiệm, dự đoán trước các kết quả thực nghiệm tiếp theo góp phần quá trình tối ưu hóa cấu hình vật liệu Các kết quả tần số cộng hưởng thu được từ toán truyền sóng một chiều hai chiều phù hợp với các kết quả thu được từ thực nghiệm cho thấy có thể thiết kế kích thước vật liệu tổ hợp từđiện để thu được tần số cộng hưởng theo yêu cầu thực tiễn đặt Vật liệu tổ hợp từ-điện dạng màng Terfecohan/PZT vật liệu tổ hợp từ- điện đa lớp dạng Metglas/PZT với cấu hình tối ưu được ứng dụng để chế tạo cảm biến từ trường Cảm biến từ trường dựa vật liệu tổ hợp từ-điện dạng màng không có khả xác định cường độ từ trường (độ nhạy k = 0,49 μV/Oe, dải đo từ -1 kOe đến kOe) mà có khả xác định góc định hướng từ trường Vật liệu tổ hợp từ-điện đa lớp dạng Metglas/PZT được ứng dụng chế tạo thành công các cảm biến 1D, 2D 3D Cảm biến 1D có độ nhạy từ trường đạt tới k = 653,215 mV/Oe độ phân giải lên đến 3.10 -4 Oe Cảm biến 1D không cho phép xác định xác cường đợ từ trường trái đất mà có thể xác định được các góc định hướng nó với độ phân giải góc ~ 10 -2 độ Các cảm biến từ trường trái đất 2D 3D được chế tạo thành công dựa vào việc kết hợp các cảm biến 1D Các cảm biến từ trường trái đất 2D 3D cho phép xác định cường độ từ trường trái đất các góc định hướng nó theo thời gian thực có đợ phân giải ổn định tồn dải đo Các cảm biến 2D cho độ nhạy 308,2 310,7 mV/Oe tương ứng với độ nhạy hai cảm biến 1D, độ phân -4 -2 giải từ trường 3.10 Oe độ phân giải góc 10 độ Các cảm biến 3D cho độ nhạy 192,6 mV/Oe, 200,8 mV/Oe 205,5 mV/Oe tương ứng với độ nhạy ba cảm biến đơn Các kết quả thu được từ thực nghiệm khảo sát khả làm việc cảm biến từ trường trái đất 1D, 2D 3D cho thấy chúng hoàn toàn có thể sử dụng một la bàn điện tử thế hệ với đợ xác đợ nhạy cao 136 Kiến nghị: Ngoài các ứng dụng được thực triển khai luận án, một số ứng dụng khác có thể sử dụng cảm biến từ trường dựa vật liệu tổ hợp đa lớp dạng Metglas/PZT nhờ các ưu điểm bật nó như: sử dụng các thiết bị định vị, thiết bị dò tìm vệ tinh điều khiển trạm thu phát tín hiệu mặt đất di đợng cố định, cảm biến cường đợ dịng điện dạng kìm, thiết bị đo nhịp tim, cảm biến phát hạt nano từ lĩnh vực sinh học hay các cảm biến y – sinh khác 137 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN [1] D.T.H Giang, P.A Duc, N.T Ngoc, N.T Hien, N.H Duc (2012), “Enhancement of the Magnetic Flux in Metglas/PZT – Magnetoelectric Integrated 2D Geomagnetic Device”, Journal of Magnetics 17(4), pp 308 – 315 [2] D.T.H Giang, P.A Duc, N.T Ngoc, N.T Hien, N.H Duc (2012), “Spatial angular positioning device with three – dimensional magnetoelectric sensors”, Review of scientific instruments 83, p 095006 [3] D.T.H Giang, P.A Duc, N.T Ngoc, N.H Duc (2012), “Geomagnetic sensors based on Metglas/PZT laminates”, Sensors and Actuators A, A179, pp 78 – 82 [4] Phạm Anh Đức, Đỗ Thị Hương Giang, Nguyễn Thị Ngọc, Nguyễn Hữu Đức (2013), Nghiên cứu, tối ưu cấu hình và mô phỏng lý thuyết hiệu ứng từ-điện các vật liệu tổ hợp Metglas/PZT, Kỷ yếu hội nghị vật lý chất rắn khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 8, trang 119-123 [5] Phạm Anh Đức, Nguyễn Thị Ngọc, Lê Khắc Quynh, Nguyễn Hữu Đức, Đỗ Thị Hương Giang (2015), Chế tạo và nghiên cứu màng mỏng từ - điện Terfercohan/PZT cấu trúc nano, Kỷ yếu hội nghị vật lý chất rắn khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 9, trang 16-19 Danh mục gồm 05 công trình 138 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Chính Cương (2013), Bài tập phương pháp toán lí, NXB Đại học Sư Phạm, Hà Nội [2] Lê Văn Dương (2013), Nghiên cứu, chế tạo cảm biến đo dòng điện dựa vật liệu tổ hợp từ-điện Metglas/PZT, Luận văn Thạc sĩ Khoa học vật chất, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [3] Đặng Xuân Đăng (2015), Ứng dụng cảm biến từ-điện đo nhịp tim, Khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [4] Nguyễn Hữu Đức (2008), Vật liệu từ cấu trúc nano và điện tử học spin, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [5] Nguyễn Hữu Đức (2008), Vật liệu từ liên kim loại, Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [6] Nguyễn Phú Thùy (2004), Vật lý các hiện tượng từ, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nợi [7] Hồng Mạnh Hà (2007), Chế tạo, nghiên cứu và ứng dụng vật liệu tổ hợp từ giảo- áp điện dạng tấm có cấu trúc nano, Luận văn Thạc sĩ Vật liệu linh kiện nano, Trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [8] Nguyễn Thị Ngọc (2012), Nghiên cứu, chế tạo sensor đo từ trường trái đất 1D, 2D, 3D dựa vật liệu từ-điện cấu trúc micro – nano, Luận văn Thạc sĩ Vật liệu linh kiện nano, Trường Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [9] Đỗ Đình Thanh (1996), Phương pháp toán lí, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội 139 [10] Phan Huy Thiện (2006), Phương trình toán lý, NXB Giáo dục, Hà Nội [11] Nguyễn Xuân Toàn (2010), Tăng cường hiệu ứng từ-điện vùng từ trường thấp các vật liệu multiferroics Metglas/PZT dạng lớp cấu trúc micro/nano, Luận văn Thạc sĩ Vật liệu linh kiện nano, Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội Tiếng Anh [12] A E Clark and H.S Belson (1972), “Giant Room- Temperature Mangetostrictions in TbFe2 and DyFe2”, Phys Rev B, Vol 5, pp 3642 [13] A E Clark (1980), Handbook of Ferromagnetic Materials, E.P Wohlfarth, Elsevier Science, North-Holland, Amsterdam, Vol 1, pp 513 [14] A Manbachi and R.S.C Cobbold (2011) "Development and Application of Piezoelectric Materials for Ultrasound Generation and Detection", Ultrasound, Vol 19 (4), pp 187–196 [15] A Perrier and A.J Staring (1922), Archives des Sciences Physiques et Naturelles, Imprimerie Albert Kundig, Geneve [16] A Perrier and A.J Staring (1923), Archives des Sciences Physiques et Naturelles, Imprimerie Albert Kundig, Geneve [17] A S Tatarenko, V Gheevarughese and G Srinivasan (2006), “Magnetoelectric microwave bandpass filter”, Electronics letters, Vol 42, Iss 9, pp 540 – 541 DOI: 10.1049/el:20060167 [18] A C Y Tang (2012), Complementary Therapies for the Contemporary Healthcare, Chapter 4, INTECH DOI: 10.5772/50442 [19] B D Mayo, D.W Forester, S Spooner (1970), “Hyperfine field distribution in disordered binary alloys”, J Appl Phys 41, pp 1319 140 [20] B I Aishin and D.N Astrov (1963), “Magnetoelectric effect in titanium oxide Ti203”, Soviet Physics, Journal of Experimental and Theoretical Physics [21] B Jae, W.R Cook Jr and H Jae (1971), Piezoelectric ceramics, Academic Press Limited [22] C E Johnson, M.S Ridout and T.E Cranshaw (1963), “The Mossbauer effect in iron alloys”, Proc Phys Soc, Vol 81, Iss 6, pp 1079 [23] C E Land (1989), “Longitudinal electrooptic effects and photosensitivies of lead zirconate titanete thin films”, J Am Ceram Soc., Vol 72, pp 2059 [24] C W Nan, M.I Bichurin, S.X Dong, D Viehland and G Srinivasan (2008), “Multiferroic magnetoelectric composites: Historical perspective, status, and future directions”, J Appl Phys., Vol 103, pp 031101 [25] C W Nan (1994), “Magnetoelectric effect in composites of piezoelectric and piezomagnetic phases”, Phys Rev B, Vol 50, pp 6082 [26] C T Phua (2012), Développement d’une nouvelle méthode de mesure du rythme cardiaque et du débit sanguin fondée sur les perturbations localisées d’un champ magnétique, pour obtenir le grade de Docteur de l’Université Paris-Est, pp 2-8 [27] C M Chang and G.P Carman (2007), “Modeling shear lag and demagnetization effects in magneto – electric laminate composites”, Physical review B, Vol.76, 134116 [28] C H Chuang, T.W Sung, C.L Huang and Y.L Lo (2012), ”Relative twodimensional nanoparticle concentration measurement based on scanned laser pico-projection”, Sensors and Actuators B: Chemical, Vol 173, pp 281-287 141 [29] C Y Liu, C.C Wei and P.C Lo (2007), ”Variation Analysis of Sphygmogram to Assess Cardiovascular System under Meditation”, Evidence-Based Complementary and Alternative Medecine, Vol 6, Iss 1, pp 107-112 doi:10.1093/ecam/nem065 [30] D Drung, C Assmann, J Beyer, A Kirste, M Peters, F Ruede, and T Schurig (2007), “Highly sensitive and easy-to-use SQUID sensors”, IEEE Transactions on Applied Superconductivity, Vol 17, Iss 2, pp 699 – 704 [31] D Landau and E Lifshitz (1960), Electrodynamics of Continuous Media, Perganon Press, Oxford, pp 119 [32] D N Astrov (1961), “Magnetoelectric effect in chromium oxide”, Soviet Physics – JETP 13, pp 729-733 [33] D T H Giang, N H Duc (2009), “Magnetoelectric sensor for microtesla magnetic-fields based on (Fe80Co20)78Si12B10/PZT laminates”, Sensor and Actuator A: Physics, Vol 149, pp 229 [34] D P Chao, C C Tyan, J J Chen, C L Hsieh and L Y Sheen (2011), ”Effect of Hot-Attribute Aged Ginger Tea on Chinese Medical Pulse Condition of Healthy Young Humans”, Evidence-Based Complementary and Alternative Medecine, Vol 1, Iss 1, pp 69-75 DOI: 10.4077/CJP.2011.AMM045 [35] E.T Keve, S.C Abrahams and J.L Berkstein (1969), “Crytals structure of pyroelectric paramagnetic barium manganese fluoride, BaMnF 4”, J Chem Phys, 51, pp 4928 [36] F Jona and G Shirane (1993), Ferroelectric crystals, Dover Publications, inc, New York [37] F Hochgraf (1998), Materials Handbook, Vol 10, Ninth Edition 142 [38] G Song, P.Z Qiao, W.K Binienda and G.P Zou (2002), “Active vibration damping of composite beam using smart sensors and actuators” Journal of aerospace enginerring, Vol 15(3), pp 97–103 [39] G Srinivasan, E.T Rasmussen, J Gallegos, R Srinivasan, Y.I Bokhan and V.M Laletin (2001), “Magnetoelectric bilayer and multilayer structures of magnetostrictive and piezoelectric oxides”, Phys Rev B, Vol 64, pp 21440 [40] G Srinivasan, S Priya, N Sun (2015), Composite Magnetoelectrics, Woodhead Publishing, UK [41] G T Rado and V.J Folen (1961), “Observation of the magnetically induced magnetoelectric effect and evidence for antiferromagnetic domains”, Physical Review Letters, Vol 7, Iss 8, pp 310 [42] G T Rado (1964), “Observation and possible mechanisms of magnetoelectric effects in a ferromagnet”, Physical Review Letters, Vol 13, Iss 335, pp 335 [43] H P J Wijn (1991), Magnetic Properties of Metals, Springer Berlin Heidelberg, Berlin [44] H Wilson (1905), “On the electric effect of rotating a dielectric in a magnetic field”, Proceedings of the Royal Society of London, Philosophical Transactions of the Royal Society [45] H Schmid (1994), “Multi – ferroic magnetoelectrics”, Ferroelectric, Vol 162, pp 317 – 338 [46] Honeywell Inc (2002), ”Hall Effect Sensing and Application”, Micro Switch Sensing and Control, Chapter 5, pp 33–41 [47] I E Dzyaloshinskii (1960), “On the Magneto-Electrical Effect in Antiferromagnets”, JETP, Vol 10, No 1, pp 628 143 [48] J Gao, D Gray, Y Shen, J Li and D Viehland (2011), “Enhanced dc magnetic field sensitivity by improved flux concentration in magnetoelectric laminates”, Appl Phys Lett 99, pp 153502 [49] J Ma, J Hu, Z Li, and C.W Nan (2011), “Recent progress in multiferroic magnetoelectric composites: from bulk to thin films”, Advanced Materials, 23(9), pp 1061 [50] J F Nye (1985), Physical Properties of crystals, Oxford university press Inc., New York [51] J P Rivera (1994), “On denitions, units, measurements, tensor forms of the linear magnetoelectric effect and on a new dynamic method applied to Cr-Cl boracite”, Ferroelectrics, 161(1), pp 165-180 [52] J Ryu, S Priya, K Uchino, H Kim and D Viehland (2002), “Hight Magnetoelectric Properties in 0,68 Pb (Mg 1/3NB2/3)O3- 0,32 PbTiO3 Single Crytal and Terfenol-D Laminate Composites” , Korean Ceramic Society 9, pp 813 [53] J Ryu, S Priya, K Uchino, H.E Kim (2002), “Magnetoelectric effect in composites of magnetostrictive and piezoelectric materials”, J Electroceramics 8, pp 107 [54] J Valasek (1921), “Piezo-electric and allied phenomena in rochelle salt”, Physical Review B, Vol 17, pp 475 [55] J V Suchtelen (1972), “Product properties: A new application of composites materials”, Philips Res Rep 27, pp 28-37 [56] J Vrba (1996), SQUID Sensors: Fundamentals, Fabrication and Applications, H Wein stock Kluwer, Dordrecht [57] J Y Zhai, S.X Dong, J.F Li and D Viehland (2006), “Near-ideal magnetoelectricity in hight-permeability magnetostrictive/piezofiber laminate with a (2-1) connectivity”, Appl Phys Lett Vol 88, pp 062510 144 [58] J Zhai (2007), “Geomagnetic sensor based on giant magnetoelectric effect”, Appl Phys Lett Vol 91, pp 123513 [59] J Curie and P Curie (1880) "Développement par compression de l'électricité polaire dans les cristaux hémièdres faces inclinées", Bulletin de la Société minérologique de France, Vol 3, pp 90 – 93 [60] J P Joule (1847) "On the Effects of Magnetism upon the Dimensions of Iron and Steel Bars", Philosophical Magazine Series 3, Vol 30, Iss 199, pp 76-87 [61] K Uchino (2000), Comprehensive Composite Materials, Elsevier, Amsterdam [62] Kawamura et al (1999), Geomagnetic Direction Sensor, United State Petent, No 5982176 [63] L D Landau and E.M Lifshitz (1960), Electrodynamics of continuous Media, volume Pergamon Press [64] M Avellaneda and G Harshe (1994), “Magnetoelectric effect in piezoelectric/magnetostrictive multilayer composites”, J Intell Mater Syst Struct., Vol 5, pp 501-513 [65] M Eibschütz and H.J Guggenheim (1968), “Antiferromagneticpiezoelectric crytals: BaMe (M= Mn, Fe, Co and Ni)”, Solid State Commun., Vol 6, pp 737 [66] M E Lines and A.M Glass (1977), “in Principles of ferroelectrics”, Clarendon Press, Oxford Eng [67] M Fiebig (2005), “ Applied Physics”, Journal of Physics D, Vol 38, pp 123-152 [68] M I Bichurin, V.M Petrov, R.V Petrov, Y.V Kiliba, F.I Bukashev, A.Y.Smirnov and D.N Eliseev (2002), “Magnetoelectric sensor of magnetic field”, Ferroelectric, Vol 280, pp 199 145 [69] M J Haji-Sheikh (2008), in Sensors, Springer-Verlag, Berlin [70] M Li, D Berry, J Das, D Gray, J Li and D Viehland (2011), “Enhanced sensitivity and reduced noise floor in magnetoelectric laminate sensors by an improved laminationprocess”, J Am Ceram Soc 94, pp 3738 [71] M Johnson (2004), Magnetoelectronics, Elsevier, Amsterdam [72] M.N Baibich, J.M Broto, A Fert, F.N.V Dau, F Petroff, P Eitenne, G Creuzet, A Friederich and J Chazelas (1988), “Giant magnetoresistance of (001) Fe/ (001) Cr magnetic superlattices”, Phys Rev Lett 21, pp 2472 [73] M Bibes and A Barthelemy (2008), “Multiferroics: Towards a magnetoelectric memory”, Nature Materials, Vol 7, pp 425 – 426 [74] M Vopsaroiul, J Blackburn and M.G Cain (2007), “A new magnetic recording read head technology based on the magneto-electric effect”, J Phys D: Appl Phys., Vol 40, pp 5027 [75] M J Caruso (1995), Applications of meagnetoresistive sensors in navigation systems, Honey Well InC [76] N H Duc (2001), “Handbook of Physics and Chemistry of the Rare Earths” Vol 32, Elsevier Science, North-Holland, Amsterdam [77] N H Duc (2002), “Development of giant low-field magnetostriction in aTerfecoHan-based single layer, multilayer and sandwich films”, J Magn Magn Mater, Vol 1411, pp 242-245 [78] N.H Duc and D.T.H Giang (2007), “Magnetic sensors based on piezoelectric–magnetostrictive composites”, J Alloys Compd., Vol 449, pp 214-218 [79] N Nersessian et al (2004), “Magnetoelectric behavior of Terfenol-D composite and lead zirconate titanate ceramic laminates”, IEEE Trans Magn., Vol 40, pp 2646 146 [80] N A Spaldin and M Fiebig (2005), “Materials science: The Renaissance of Magnetoelectric Multiferroics”, Science, Vol 15, pp 391-392 [81] P Curie (1894), “Sur la symetrie dans les phenomenes physiques, symetrie d'un champ electrique et d'un champ magnetique“, Journal of Theoretical Applied Physics, Vol 3, pp 393 [82] P Debye (1926), “Bemerkung zu einigen neuen Versuchen uber einen magneto-elektrischen Richteffekt”, Z Phys, Vol.36, pp 300 [83] Philips (1973), “Piezoelectric ceramic, Permanent magnet materials”, Componets and materials, Part 4b [84] P Guzdek, M Wzorek (2015), “Magnetoelectric properties in bulk and layered composites”, Microelectronics International, Vol 32, Iss 3, pp 110–114 [85] R Corcolle, L Daniel, F Bouillault (2009), “Modeling of magnetoelectric composites using homogenization techniques”, Sens Lett., Vol pp 446– 450 [86] R G Ballas (2007), Piezoelectric Multilayer Beam Bending Actuators, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg [87] R V Petrov, A.N Soloviev, K.V Lavrentyeva, I.N Solovyev, V.M Petrov and M.I Bichurin (2013), “Magnetoelectric Transducers”, Progress In Electromagnetics Research Symposium Proceedings, Stockholm, Sweden pp 1271 [88] R S K’doah (2004), “Exploring Einstein's Universe with Gyroscopes”, Gravity Probe B NASA pp 26 [89] Ripka, Pavel (ed) (2001), Magnetic sensors and Magnetometers, BostonLondon: Artech [90] S Macmillan (2010), Earth’s magnetic field, British Geological Survey, Edinburgh, UK 147 [91] T H O’Dell (1965), “Magnetoelectrics – a new class of materials”, Electron Power, Vol 11, pp 266 [92] T Kimura, T Goto, H Shintani, K Ishizaka, T Arima and Y Tokura (2003), “Magnetic control of ferroelectric polarization”, Nature, Vol 426, ap 55-58 [93] T.T Ai (2005), Geomagnetism and Magnetic Prospecting, Vietnam National University, Ha noi [94] T T Nguyen, F Bouillault, L Daniel, X Mininger (2011), “Finite element modeling of magnetic field sensors based on nonlinear magnetoelectric effect”, J Appl Phys., Vol 109, pp 084904 [95] V J Folen, G.T Rado, and E.W Stalder (1961), “Anisotropy of the magnetoelectric effect in Cr2O3”, Physical Review Letters, Vol 6, Iss 11, ap 607-608 [96] W C Elmore, M.A Heald (1985), Physics of Waves, Dover Publications, New York [97] W C Rontgen (1888), “Ueber die durch Bewegung eines im homogenen electrischen Felde befindlichen Dielectricums hervorgerufene electrodynamische Kraft”, Annalen der Physik, Vol 271, pp 264–270 [98] W Eerenstein, N.D Mathur, and J.F Scott (2006), “Multiferroic and magnetoelectric materials”, Nature, Vol 442, pp 759-765 [99] W F Brown, R.M Hornreich, S Shtrikman (1968), “Upper Bound on the Magnetoelectric Susceptibility” Phys Rev., Vol 168, pp 574 [100] X X Cui, S.X Dong (2011), “Theoretical analyses on effective magnetoelectric coupling coefficients in piezoelectric/piezomagnetic laminates”, J Appl Phys., Vol 109, pp 083903 [101] Y Fetisov, A Bush, K Kamentsev, A Ostashchenko, G Srinivasan (2004), “Sensors”, Proceedings of IEEE, Vol.3, pp 1106 148 [102] Y Wang, G.J Weng (2015), “Magnetoelectric coupling and overall properties of multiferroic composites with 0-0 and 1-1 connectivity”, J Appl.Phys, Vol 118, Iss 17, pp 174102 [103] Y Yan, S Priya (2015), Multiferroic magnetoelectric composites/ hybrids, Springer International Publishing, Switzerland [104] APC International, Ltd (2013), Physical and Piezoelectric Properties of APC Materials (https://www.americanpiezo.com/apc-materials/physical-piezoelectricproperties.html) [105] Magnetic-declination.com (2016), Find the magnetic declination at your location (http://magnetic-declination.com) [106] W Scholz (2010), Calculator for magnetostatic energy and demagnetizing factor (http://www.magpar.net/static/magpar/doc/html/demagcalc.html) 149 ... GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM ANH ĐỨC CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ - ĐIỆN VỚI LỚP TỪ GIẢO CĨ CẤU TRÚC NANO VÀ VƠ ĐỊNH HÌNH DÙNG CHO CẢM BIẾN TỪ TRƯỜNG MICRO - TESLA Chuyên... tạo cảm biến từ trường yếu có độ nhạy cao độ phân giải cao Luận án có tên là: Chế tạo nghiên cứu vật liệu tổ hợp từ- điện với lớp từ giảo có cấu trúc nano vơ định hình dùng cho cảm biến. .. TỔ HỢP TỪ-ĐIỆN Terfecohan/PZT DẠNG MÀNG VỚI LỚP VẬT LIỆU TỪ GIẢO CÓ CẤU TRÚC NANO 52 3.1 Vật liệu tổ hợp với lớp từ giảo ở trạng thái vơ định hình 53 3.1.1 Cấu trúc tinh thể lớp từ