Nghiên cứu chế tạo các vật liệu từ composite có cấu trúc đa lớp trên cơ sở các dây micro từ mềm sử dụng kỹ thuật điện hóa

NGUYỄN ĐỨC LONG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Đức Long KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU TỪ COMPOSITE CÓ CẤU TRÚC ĐA LỚP TRÊN CƠ SỞ CÁC DÂY MICRO TỪ MỀM SỬ DỤNG KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ KHOÁ 2009 - 2011 Hà Nội - Năm 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC LONG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU TỪ COMPOSITE CÓ CẤU TRÚC ĐA LỚP TRÊN CƠ SỞ CÁC DÂY MICRO TỪ MỀM SỬ DỤNG KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ ANH TUẤN HÀ NỘI - Năm 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Trừ phần tham khảo nêu rõ Luận văn Tác giả Nguyễn Đức Long LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Lê Anh Tuấn, người hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, đến q trình viết hồn chỉnh Luận văn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo Viện đào tạo Sau đại học, Viện ITIMS, Viện HAST Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận văn Tác giả chân thành cảm ơn Thầy Đặng Việt Anh Dũng Thầy Cô giúp đỡ tác giả thực thí nghiệm phịng thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ Điện hóa – Bảo vệ kim loại Do lực thân nhiều hạn chế nên Luận văn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cơ giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Tác giả Nguyễn Đức Long DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT GMI (Giant Magnetoimpedence) - Từ tổng trở khổng lồ MI (Magnetoimpedence) - Từ tổng trở MR (Magnetoresistive) - Từ điện trở GMR (Giant Magnetoresistive) - Từ điện trở khổng lồ MF (Inner core - Shell region) - Lõi – vỏ FE-SEM (Field Emission - Scanning Electron Microscope) – Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) - Phổ tán sắc lượng hay phổ tán sắc lượng tia X (EDX) XRD (X -Ray Diffraction Spetrum) - Phổ nhiễu xạ tia Rơnghen (tia X) VSM (Vibrating Sample Magnetometer) - Từ kế mẫu rung DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng số Nội dung Trang 4.1 Thông số mạ lớp FeNi lên dây Au, Pt, Cu 56 4.2 61 4.3 4.4 4.5 Bảng tổng hợp thành phần phần trăm FeNi mạ lên dây Au, Pt, Cu Bảng tổng hợp thơng số từ phân tích phổ XRD Bảng tổng hợp kết đặc trưng từ phép đo VSM Bảng tổng hợp kết tính chất từ đặc trưng GMI hệ vật liệu dây micro từ cấu trúc hai lớp FeNi/Au, FeNi/Pt, FeNi/Cu 64 66 71 MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng biểu Mục lục Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 10 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu luận án, đối tượng, phạm vi nghiên cứu 10 11 2.1 Mục đích nghiên cứu luận văn 11 2.2 Đối tượng nghiên cứu luận văn 11 2.3 Phạm vi nghiên cứu luận văn 12 Phương pháp nghiên cứu 12 Cấu trúc luận văn Chương 1-CẢM BIẾN TỪ TỔNG TRỞ MI:CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 1.1 Khái niệm hiệu ứng GMI 13 14 14 1.1.1 Khái niệm 14 1.1.2 Nguyên lý hiệu ứng 16 1.2 Các thông số đo ảnh hướng đến hiệu ứng GMI 17 1.2.1 Tần số dòng điện xoay chiều 18 1.2.2 Từ trường ngồi chiều 20 1.2.3 Cường độ dịng điện xoay chiều 22 1.2.4 Nhiệt độ đo 23 1.3 Giới thiệu cảm biến từ MI số ứng dụng cơng nghệ 24 1.3.1 Khóa chuyển đổi mạch điện 24 1.3.2 Đo vận tốc góc 25 1.3.3 Sensor đo dòng điện sử dụng cảm biến dạng dây 26 1.3.4 Cảm biến Lực Chương - PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO VÀ CÁC VẬT LIỆU GMI DÂY TỪ ĐƠN LỚP VÀ ĐA LỚP 2.1 Các phương pháp chế tạo vật liệu dây từ đơn lớp đa lớp 27 29 29 2.1.1 Công nghệ nguội nhanh RQ (rapidly quenching) 29 2.1.2 Cơng nghệ mạ điện hóa ED (electrodeposition): 30 2.2 Vật liệu GMI dây từ đơn lớp đa lớp 32 2.2.1 Vật liệu GMI dây từ đơn lớp chế tạo công nghệ RQ 32 2.2.2 Vật liệu GMI dây từ đa lớp chế tạo công nghệ ED 35 Chương - CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 3.1 Phương pháp mạ điện hóa 43 43 3.1.1 Mạ hợp kim hai nguyên Ni-Fe 43 3.1.2 Các thông số ảnh hưởng đến trình mạ hợp kim Ni-Fe 44 3.1.2 Ảnh hưởng mật độ dòng 44 3.1.2 Ảnh hưởng nồng độ ion Fe2+ 44 3.1.2 Ảnh hưởng độ pH dung dịch mạ 44 3.1.2 Ảnh hưởng nhiệt độ dung dịch mạ 45 3.1.2 Ảnh hưởng khuấy trộn 45 3.1.2 Ảnh hưởng chất ổn định phụ gia khác 45 3.1.2 Ảnh hưởng dạng anot 45 3.1.2 Hiệu suất dòng điện catot 46 3.2 Một số phép đo thực nghiệm 46 3.2.1 Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FE-SEM) 46 3.2.2 Phổ nhiễu xạ tia Rơnghen (XRD) 48 3.2.3 Từ kế mẫu rung (VSM) 50 3.2.4 Hệ đo từ tổng trở khổng lồ 51 Chương - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Nghiên cứu chế tạo hệ dây từ cấu trúc hai lớp dạng MF M= Cu, Au, Pt; F= FeNi 53 53 4.1.1 Chuẩn bị dụng cụ 53 4.1.2 Chuẩn bị dung dịch chế tạo mẫu 53 4.1.3 Các bước thực q trình mạ điện hóa 53 4.1.4 Các thơng số chế tạo mẫu dây hệ MF 56 4.2 Nghiên cứu tính chất đặc trưng vật liệu dây MF 57 4.2.1 Phân tích hình thái bề mặt mẫu FE-SEM 57 4.2.2 Phân tích thành phần mẫu EDX 59 4.2.3 Phân tích cấu trúc tinh thể mẫu XRD 61 4.2.4 Phân tích đặc trưng từ phép đo từ kế mẫu rungVSM 64 4.2.5 Phân tích đặc trưng hiệu ứng từ tổng trở MI 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Đồ thị tỷ số ∆ Z/Z phụ thuộc vào từ trường ngồi chiều Hdc, cơng thức tính tốn giá trị tổng trở Z tỷ số GMI [ ∆ Z/Z(%)]…………………………………………………… 14 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hiệu ứng GMI vật liệu dây từ……… 16 Hình 1.3 Sự phụ thuộc tổng trở tương đối(Z/Rdc) vào tần số từ trường……………………………………………………… 18 Hình 1.4 Mối liên hệ độ từ thẩm độ thấm sâu bề mặt với từ trường ngoài………………………………………………… 20 Hình 1.5a Q trình từ hóa quay moment từ theo hướng trục (axial), đường cong GMI có dạng đặc trưng peak 21 Hình 1.5b Q trình từ hóa dịch chuyển vách domain quay moment từ theo hướng vòng quanh trục (circular) đường cong GMI có dạng đặc trưng hai peak…………… 22 Hình 1.6 Tỷ số GMI thay đổi theo cường độ dịng điện biến đổi…… 23 Hình 1.7 Sự phụ thuộc nhiệt độ[∆µ/µ]max/∆H và[∆Z/Z]max/∆H tần số MHz ủ hợp kim vơ định hình Co70Fe5Si15Nb2.2Cu0.8B7 23 Hình 1.8 Sơ đồ cấu tạo của sensor chuyển đổi mạch điện………… 25 Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo của sensor đo vận tốc góc………………… 26 Hình 1.10 Sơ đồ cấu tạo của sensor đo dòng điện dùng cảm biến dạng dây đồ thị phụ thuộc dòng điện I theo điện V ……………………………………………………… 27 Hình 1.11 Sự giảm điện áp tác dụng lực lên cảm biến GMI… 28 Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị cơng nghệ nguội nhanh RQ để chế tạo vật liệu dây từ vơ định hình đơn lớp………………………… 29 Hình 2.2 Sơ đồ thiết bị mạ điện hóa sử dụng điện cực……………… 31 Hình 2.3 Một lớp từ tính CoP phủ lên dây dẫn Cu mạ điện hóa……………………………………………………… 31 Hình 2.4 Cấu trúc đơmen từ vật liệu dây từ vơ định hình có bọc thủy tinh, sắt Fe (a) coban Co (b)……………… 33 Hình 2.5 Sự thay đổi tỷ số ∆Z/Z phụ thuộc vào từ trường đo với mẫu dây từ có tỷ số hình dạng khác nhau………… 34 Hình 2.6 Độ thẩm vịng µ φ = µφ /µo tần số khoảng 100KHz cho dây ủ khác nhau…………………………………………… 35 Hình 2.7 Cấu trúc vật liệu dây từ lớp dạng MF; với F =FeNi M= Cu……………………………………………………… 36 Hình 2.8 Đường cong từ trễ thay đổi thay đổi tỉ lệ Ni Fe, (b) Sự thay đổi lực kháng từ HC kích thước hạt D theo hàm lượng Fe hợp kim Fe-Ni…………………………… 36 Hình 2.9 Biến đổi tỷ số GMI dây CoP/Cu phụ thuộc vào thời gian điện hóa đo tần số là: 4.5, 6.0 10.7 MHz………… 38 Hình 2.10 Biến đổi tỷ số GMI dây CoP/Cu phụ thuộc vào mật độ dòng đo tần số là: 4.5, 6.0 10.7 MHz…………… 38 Hình 2.11 Biến đổi tỷ số GMI đo với tần số khác dây NiFe/Cu mạ thời gian (a)60 phút (b) 180 phút…… 39 Hình 2.12 Biến đổi tỷ số GMI đo với tần số khác dây NiFe/Cu không ủ (a) có ủ (b) …………………… 40 Hình 2.13 Cấu trúc dây từ lớp Co/Cu/Co phủ lõi Ag……… 41 Hình 2.14 Sự phụ thuộc ∆Z / Z vào tần số dây Co/Cu/Co bọc lõi Ag có đường kính 120 µm ………………………… 42 Hình 3.1 Ảnh kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường FE-SEM, Hitachi S-4800……………………………………………… 46 Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo nguyên tắc hoạt động phương pháp phân tích SEM……………………………………………… 47 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy đo phổ nhiễu xạ XRD…… 49 gian ma tiếp tục tăng t > 36 phút giá trị Hc có xu hướng tăng Xu quan sát thấy hệ dây từ nghiên cứu (xem hình 4.8) Lực kháng từ đại lượng phụ thuộc mạnh vào kích thước hạt Đối với dây FeNi/Au, FeNi/Pt, FeNi/Cu lực kháng từ tỷ lệ với kích thước hạt theo cơng thức [37]: H C = pC K14 × D6 MS × A3 (4.4) Trong đó: pC, K, MS, A hệ số tỷ lệ, số dị hướng từ tinh thể, từ độ bão hịa số trao đổi Theo cơng thức (4.4) kích thước hạt bé giá trị Hc nhỏ Kết đồng với kết từ phân tích XRD kích thước hạt phân tích hệ dây FeNi/Cu Khi tăng thời gian mạ từ 12 phút đến 36 phút, kích thước hạt trung bình giảm nhẹ từ 32,829 nm đến 32,110 nm, giá trị Hc giảm từ 22,963 Oe xuống 14,645 Oe Khi mạ 60 phút kích thước hạt D tăng lên 36,659 nm Hc tăng đến 18,289 Oe Kết nghiên cứu đạt cho thấy hệ dây từ đa lớp kích thước hạt trung bình lớp từ tính FeNi ảnh hưởng mạnh đến tính chất từ mềm vật liệu Ngồi việc khống chế thông số độ dày lớp mạ thành phần lớp mạ đóng vai trị định đến tính chất từ mềm vật liệu dây Hình 4.8 Đường cong từ hóa mẫu FeNi/Au, FeNi/Pt, FeNi/Cu đo mật độ dòng điện j = 40mA/cm2 thời gian t= 36 phút 65 Bảng 4.4 Bảng tổng hợp kết đặc trưng từ phép đo VSM Thời gian mạ (phút) Vật liệu Au Thông số 12 24 36 48 60 từ Hc (Oe) 36.210 29.970 23.992 30.738 18.105 (lực kháng từ) Mr (emu) 0.119606E-3 0.167135E-3 0.428796E-3 0.398280E-3 0.416910E-3 (từ độ dư) Ms (emu) 0.440213E-3 0.861985E-3 2.695E-3 2.157E-3 1.951E-3 (từ độ bão hịa) S: Mr/Ms 0.272 0.194 0.159 0.186 0.214 (Góc vuông) Hc (Oe) Mr (emu) Pt Ms (emu) S: Mr/Ms Hc (Oe) Mr (emu) Cu Ms (emu) S: Mr/Ms 32.594 23.776 18.969 19.542 18.349 0.986878E-3 1.611E-3 2.480E-3 2.516E-3 2.806E-3 2.582E-3 6.638E-3 12.143E-3 14.005E-3 14.189E-3 0.382 0.243 0.204 0.180 0.198 22.963 15.930 14.645 19.148 18.289 1.895E-3 3.896E-3 6.885E-3 4.357E-3 3.815E-3 4.220E-3 10.918E-3 20.811E-3 15.646E-3 14.705E-3 0.449 0.357 0.331 0.278 0.259 66 1.0 M/Ms 0.5 J= 40mA/cm2 FeNi/Au t = 60 phút t = 36 phút t = 12 phút 0.0 -0.5 -1.0 -600 -400 -200 H(Oe) 67 200 400 600 Hình 4.9 Đường cong từ hóa mẫu a)FeNi/Au, b)FeNi/Pt, c)FeNi/Cu đo mật độ dòng điện j = 40mA/cm2 thời gian mạ khác 4.2.5 Phân tích đặc trưng hiệu ứng từ tổng trở MI Để đánh giá hiệu ứng GMI vật liệu dây từ cấu trúc hai lớp chế tạo FeNi/Au, FeNi/Pt, FeNi/Cu, biến đổi tỷ số GMI (∆Z/Z) theo từ trường khảo sát dải tần số từ đến 10 MHz Hình 4.10(a,b,c) trình bày đường cong GMI phụ thuộc vào từ trường chiều đo tần số khác mẫu dây micro từ mạ mật độ dòng điện j= 40 mA/cm2 thời gian mạ t = 36 phút Quan sát từ hình 4.10a, dải tần số nghiên cứu từ MHz đến 10 MHz tỷ số GMI giảm xuống tần số tăng, ta tiếp tục tăng tần số lên tỷ số GMI tăng, tần số 10MHz tỷ số GMI hệ dây NiFe/Au đạt giá trị cực đại ~ 1.55%; hình 4.10b, dải tần số nghiên cứu từ MHz đến 10 MHz tỷ số GMI tăng lên tần số tăng, ta tiếp tục tăng tần số lên tỷ số GMI 68 bắt đầu giảm xuống, tần số MHz tỷ số GMI hệ dây NiFe/Pt đạt giá trị cực đại ~ 5.04% (hình 4.10c), dải tần số nghiên cứu từ 1MHz đến 10 MHz tỷ số GMI tăng lên tần số tăng, ta tiếp tục tăng tần số lên tỷ số GMI tăng, tần số 10MHz tỷ số GMI hệ dây NiFe/Cu đạt giá trị cực đại ~ 6.33% Theo nguyên lý hiệu ứng GMI, tác động từ trường chiều, độ từ thẩm vòng mẫu bị thay đổi từ làm thay đổi giá trị tổng trở Z mẫu Hình 10 cho thấy biến đổi hình dạng đường cong MI phụ thuộc mạnh vào tần số dòng điện xoay chiều Những thay đổi trở kháng thay đổi tương tác q trình từ hóa vật liệu từ trường xoay chiều tạo dòng điện xoay chiều Trong trường hợp hệ dây hai lớp, độ từ thẩm vòng dây bị thay đổi có tác động từ trường ngoài, mà độ từ thẩm lại liên quan trực tiếp tới độ thấm sâu bề mặt theo công thức δ = c / (4π 2σµ p f ) −1/2 Theo độ từ thẩm (µp) giảm, làm tăng độ thấm sâu bề mặt δ làm cho trở kháng Z dây giảm theo công thức (1.2) chương I Nói chung độ từ thẩm dây đại lượng xác định hai chế q trình dịch vách đơmen q trình xoay véctơ từ độ đơmen từ có từ trường ngồi đặt vào Trong chế dịch vách đơmen từ đóng góp nhiều vào độ từ thẩm so với chế xoay vectơ từ độ Khi tần số thấp hai chế đóng góp vào giá trị độ từ thẩm tần số cao mà hiệu ứng bề mặt xảy mạnh trình dịch vách đơmen từ bị giảm mạnh dịng xốy, chế xoay véctơ từ độ lại chiếm ưu trường hợp Lập luận đồng ý với kết đo đạc thực nghiệm MI thu trình bày hình 4.10(a), 4.10(b) 4.10(c) Chính điều lý để giải thích biến đổi mạnh giá trị tỷ số GMI hình dáng đường cong MI theo tần số [17] 69 MHz MHz MHz 10 MHz 1.6 NiFe/Au dây t = 36 phút 1.4 1.2 (a) ∆Z/Z(%) 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -150 -100 -50 50 100 150 H(Oe) ∆Z/Z(%) MHz MHz MHz 10 MHz NiFe/Pt dây t = 36 phút (b) -150 -100 -50 H(Oe) 70 50 100 150 MHz MHz MHz 10 MHz NiFe/Cu dây t = 36 phút (c) ∆Z/Z(%) -1 -150 -100 -50 50 100 150 H(Oe) Hình 4.10 Đồ thị GMI phụ thuộc vào từ trường đo tần số khác hệ dây micro (a)FeNi/Au, (b)FeNi/Pt, (c)FeNi/Cu mạ thời gian 36 phút Bảng 4.5 Bảng tổng hợp kết tính chất từ đặc trưng GMI hệ vật liệu dây micro từ cấu trúc hai lớp FeNi/Au, FeNi/Pt, FeNi/Cu Thời gian 36 phút Vật liệu dây micro Thông số FeNi/Au FeNi/Pt FeNi/Cu Tỷ số GMImax(%) 1.55 5.04 6,33 Độ nhạy ξ(%/Oe) 0.022 0.074 0.096 23.992 18.969 14.645 0.159 0.204 0.331 Hc (Oe) Tỷ số Mr/Ms 71 Để so sánh đánh giá hiệu ứng MI vật liệu dây micro từ cấu trúc hai lớp FeNi/Au, FeNi/Pt, FeNi/Cu, hình 4.10 biểu diễn thay đổi tỷ số GMI cực đại (∆Z/Z)max phụ thuộc vào từ trường tần số đo đặc trưng dây mạ mật độ dòng điện 40 mA/cm2 thời gian 36 phút Nghiên cứu cho thấy tỷ số GMI đạt cao mẫu dây FeNi/Cu đạt thấp mẫu dây FeNi/Au Điều tính chất từ mềm dây FeNi/Cu (Hc ~ 14.645 Oe) nhỏ so với dây FeNi/Au (Hc ~ 23.992 Oe) Các kết tính chất từ mềm đặc trưng MI mẫu dây từ cấu trúc hai lớp FeNi/Au, FeNi/Pt, FeNi/Cu tổng hợp bảng 4.4 Từ phân tích bảng kết cho thấy tỷ số GMImax biến đổi từ 1,55% đến 6.33% độ nhạy ξ thay đổi từ 0.022 %/Oe đến 0.096 %/Oe Nhìn chung tỷ số GMI tăng lên độ nhạy ξ tăng lên Tuy nhiên (hình 4.11) cho thấy độ nhạy ξ phụ thuộc mạnh vào tần số dòng điện xoay chiều Trong dải tần số từ MHz đến 10 MHz độ nhạy tăng mạnh theo tần số J = 40m A/cm t = 36 phút FeNi/Au FeNi/Pt FeNi/C u NiFe/Cu ∆Z/Z(%) NiFe/Pt NiFe/Au -100 -50 50 100 H(Oe) Hình 4.11 Đồ thị GMI cực đại hệ dây micro FeNi/Au, FeNi/Pt, FeNi/Cu điều kiện 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau khoảng thời gian nghiên cứu, luận văn đạt số kết sau: - Đã chế tạo thành công hệ dây micro từ mềm cấu trúc hai lớp FeNi/Au, FeNi/Pt FeNi/Cu sử dụng cơng nghệ mạ điện hóa thơng qua việc thay đổi thời gian mạ từ 12 phút đến 60 phút mật độ dòng điện j = 40 mA/cm2; thay đổi thời gian mạ từ 18 phút đến 144 phút với thay đổi mật độ dòng mạ tương ứng từ 80 mA/cm2 xuống đến từ 10 mA/cm2 Trong lớp lõi dây Au có đường kính khoảng 48 µm , dây Pt có đường kính khoảng 185 µm dây Cu có đường kính khoảng 185 µm - Về thay đổi thành phần lớp mạ hệ hai lớp FeNi/Au, FeNi/Pt FeNi/Cu thời gian mật độ dịng điện độ dẫn lõi cao thành phần Fe nhỏ, thành phần Ni lớn ngược lại - Tính chất từ mềm lớp mạ từ tính FeNi chế tạo vật liệu lõi dẫn điện khác Cu, Pt, Au thay đổi theo thời gian mạ Khi thay đổi thời gian mạ từ 12 phút đến 60 phút tương ứng, tính chất từ mềm dây vàng Au biến đổi (từ Hc = 36,210Oe đến 18,105Oe), dây Pt biến đổi (từ Hc = 32,594Oe đến 18.349Oe) dây Cu biến đổi (từ Hc = 22.963 Oe đến 18.289Oe) Khi độ dày lớp mạ lớn (t ~ 60 phút) giá trị lực kháng từ dây - Trong mẫu dây nghiên cứu tính chất từ mềm biến đổi sau: Hc(Cu) < Hc(Pt) < Hc(Au), trình mạ điều kiện, thời gian mạ 36 phút mật độ dòng mạ 40 mA/cm2 - Hiệu ứng MI quan sát dải tần số đo 1-10 MHz với mẫu dây từ cấu trúc lớp chế tạo với thời gian mạ 36 phút mật độ dòng mạ 40 mA/cm2 Mẫu dây FeNi/Cu có tính chất từ mềm tốt đạt giá trị tỷ số MI cao độ nhạy từ trường cao + Dây micro hệ hai lớp NiFe/Au có lực kháng từ Hc = 23,992(Oe); tỷ số GMI (∆Z/Z) = 1,55 (%) độ nhạy ξ = 0,022 (%/Oe) tần số đo 10 MHz 73 + Dây micro hệ hai lớp NiFe/Pt có lực kháng từ Hc = 18,969(Oe); tỷ số GMI (∆Z/Z) = 5,04 (%) độ nhạy ξ = 0,074 (%/Oe) tần số đo MHz + Dây micro hệ hai lớp NiFe/Cu có lực kháng từ Hc = 14,655 (Oe); tỷ số GMI (∆Z/Z) = 6,33(%) độ nhạy ξ = 0,096 (%/Oe) tần số đo 10 MHz Kiến nghị - Tối ưu hóa cấu trúc cách khống chế mật độ dòng lớp dẫn M - Tối ưu tính chất từ mềm, tỷ số GMI độ nhạy từ trường hệ hai lớp lõi Cu, Au, Pt ủ nhiệt - Tạo cấu trúc từ nhiều lớp sử dụng công nghệ mạ điện hóa - Thử nghiệm ứng dụng vật liệu dây từ cấu trúc đa lớp làm thành phần nhạy từ cảm biến từ 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO A G Munoz, C Schiefer, Th Nentwig, W-Y Man and E Kisker, (2007), “Magneto impedance of electroplated NiFeMo/Cu microwires for magnetic sensors”, J Phys D: Appl Phys 40 5013–5020 Buznikova, N.A., Antonova, A.S., Granovskyc, A.B., Kim, C.G., Kim, C.O., Lid, X.P., Yoonb, S.S., (2006), “Current distribution and giant magnetoimpedance in composite wires with helical magnetic anisotropy”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 296, pp.77–88 Buznikova, N.A., Antonovb, A.S., Granovskyc, A.B., Kima, C.G.,Kima,C.O Lid, X.P., Yoone, S.S., (2006), “Giant magnetoimpedance in composite wires with insulator layer between non-magnetic core and soft magnetic shell”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 300, pp.63–66 C Favieres, C Aroca, M.C Sfinchez , K.V Rao, V Madurga, (1999), “Giant magnetoimpedance in twisted electrodeposited onto amorphous Cu wires”, Journal CoP multilayers of Magnetism and Magnetic Materials 196-197, 224-226 C Sirisathitkul and P Jantaratana, (2007), “Giant magnetoimpedance of electrodeposited Co/Cu/Co on Ag wires”, J Phys D: Appl Phys 40, 4431– 4435 F.E Atalay, S Atalay, (2005), “Giant magnetoimpedance effect in NiFe/Cu plated wire with various plating thicknesses”, Journal of Alloys and Compounds 392, 322–328 F.E Atalay, H Kaya, S Atalay, (2006), “Giant magnetoimpedance effect in electroplated CoNiFe/Cu wires with varying Ni, Fe and Co content”, Journal of Alloys and Compounds 420, 9–14 G V Kurlyandskaya,J M Barandiara ´n, J L Mun ˜oz, and J Gutie ´ rrez, , (2000), “Frequency dependence of giant magnetoimpedance effect in CuBeÕCoFeNi plated wire with different types of magnetic anisotropy”, J Phys D: Appl 75 G.V Kurlyandskaya, H Yakabchuk, and E Kisker, (2001), “Very large magnetoimpedance effect in FeCoNi ferromagnetic tubes with high order magnetic anisotropy”, J Phys D: Appl 10 G V Kurlyandskaya, J M Barandiara´n, and J Gutie´rrez, , (1999), “Magnetoimpedance effect in CoFeNi plated wire with ac field annealing destabilized domain structure”, J Phys D: Appl 11 Horia Chiriac, and Tibor-Adrian Óvári, “Giant Magnetoimpedance Effect in Soft Magnetic Wire Families” IEEE, Transactions on magnetics, Vol.38, No 12 Jifan Hu, Hongwei Qin, Ling Zhang, Juan Chen, (2004), Giant magnetoimpedance effect in Ag/NiFe plated wire, Materials Science and Engineering B106, 202–206 13 J Velleuer, A.G Munoz, H Yakabchuka, C Schiefer, A Hackl, E Kisker, (2007), “Giant magneto impedance in electroplated NiFeMo/Cu microwires”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 311, 651–657 14 Krzysztof Nesteruk, Marek Kuźmiński and Henryk K Lachowicz, (2006), “Novel Magnetic Field Meter Based on Giant Magneto-impedance (GMI) Effect”, Sensors & Transducers Magazine (S&T e-Digest), Vol.65, Issue 3, pp.515-520 15 L.P Liu, Z.J Zhao, J.C Zhang, Z.M Wu, J.Z Ruan, Q.J Wang, X.L Yang, (2006), “Giant magneto-impedance and skin effect in CuBe/CoNiP composite wires”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 305, 212–215 16 Manuel Vazquez, (2001), “Giant magneto-impedance in soft magnetic “Wiresa’’’’, Journal ofMagnetism and Magnetic Materials 226-230, 693-699 17 Manh-Huong Phan, Hua-Xin Peng, (2008), “Giant magnetoimpedance materials: Fundamentals and applications”, Progress in Materials Science, 53, 323–420 18 Mai Thanh Tung, Nguyen Van Dung, Nguyen Hoang Nghi, Manh-Huong Phan anh Hua-Xin Peng, (2008), “Influence of Fe doping and FeNi-layer thickness 76 on the magnetic properties and GMI effect of electrodeposited Ni100-xFex/Cu (x = 0-95) wire”, J Phys D: Appl Phys 41, 105003 (6pp) 18 M Knobel, M L Sa´nchez, C Go´mez-Polo, P Marı´n, M Va´zquez, and A Hernando, (1995), “Giant Magneto – Impedance effect in nanostructured magnetic wires”, 19 M Vazquez, (2007), “Giant Magneto Impedance and Applications”, Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, CSIC, ESM, Cluj-Napoca, Romania 20 M.H Phan, H.X Peng, M.T Tung, N.V Dung, N.H Nghi, “Optimized GMI effect in electrodeposited CoP/Cu composite wires” Journal of Magnetism and Magnetic Materials 316, pp 244-247 21 Pongsakorn Jantaratana and Chitnarong Sirisathitkul, (2008), “Low-cost Sensors Based on the GMI Effect in Recycled Transformer Cores”, Sensors, 8, 1575-1584 22 Raul Valenzuela and Israel Betancourt, (2002), “Giant Magnetoimpedance, Skin Depth, and Domain Wall Dynamics”, IEEE, Transactions on magnetics, Vol.38, No 23 R.L Wang, Z.J Zhao, L.P Liu, W.Z Yuan, X.L Yang, (2005), Giant magneto-impedance effect on nanocrystalline microwires with conductive layer deposit, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 285, 55–59 24 Valentina Zhukova, Alexandr Chizhik, Arcady Zhukov, Alexandr Torcunov, Vladimir Larin, and Jualian Gonzalez, (2002) “Optimization of Giant Magnetoimpedance in Co-Rich Amorphous Microwires”, IEEE, Transactions on magnetics, Vol.38, No 25 X.Z Wang, W.Z Yuan, X.D Li, J.Z Ruan, Z.J Zhao, J.X Yang, X.L Yang, Z Sun, (2007), “Enhancement of giant magnetoimpedance in composite wire with insulator layer”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 308, 269– 272 77 26 X.P.Li, Z J Zhao, C Chua, H L Seet, and L Lu, (2003), “Enhancement of giant magnetoimpedance effect of electroplated NiFe/Cu composite wires by dc Joule annealing”, J Phys D: Appl Tài liệu tiếng Việt 27 Nguyễn Hữu Đức, Đỗ Thị Hương Giang, Nguyễn Trung Thành (2007), Vật liệu multiferroics đa lớp cho kỹ thuật spin – điện tử, Hội nghị vật lý chất rắn lần thứ – Vũng Tàu 28 Thân Đức Hiền, Lưu Tuấn Tài, (2008), Từ học vật liệu từ, Nhà xuất Bách khoa – Hà Nội 29 Trần Minh Hoàng (2001), Sổ tay mạ điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 30 Trần Minh Hoàng, Nguyễn Văn Thanh, Lê Đức Trí (2003), Sổ tay mạ điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 31 Nguyễn Khương (2006), Mạ điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 32 Nguyễn Quang Luân (2010), Nghiên cứu chế tạo vật liệu dây micro từ FeNi/Cu cấu trúc đa lớp nhằm áp dụng thiết bị cảm biến từ GMI độ nhạy cao, Khóa luận tốt nghiệp, ĐHBK Hà Nội 33 Nguyễn Hoàng Nghị (2007), Vật liệu từ tiên tiến: Nghiên cứu, ứng dụng chuyển giao công nghệ nước Hội nghị vật lý chất rắn toàn quốc lần thứ – Vũng Tàu 34 Lưu Tuấn Tài (2008), Giáo trình vật liệu từ, Nhà xuất đại học quốc gia Hà Nội 35 Lê Anh Tuấn (2009) Bài giảng vật liệu micro-nano GMI, ĐHBKHN.pp 1-14 36 Hoàng Trọng Tùng (2010), Nghiên cứu đặc tính từ hiệu ứng GMI vật liệu dây micro từ cấu trúc đa lớp dạng MF F/M/F (M=Cu; F=FeNi), Luận văn cao học, ĐHSP Hà Nội Website 78 37 http://vi.wikipedia.org/wiki/Lực_kháng_từ 38 http://www.vatlyvietnam.org/forum/showthread.php?t=1073 39 http://vi.wikipedia.org/wiki/đômen_từ 40 http://vietbao.vn/Khoa-hoc/VN-ung-dung-vat-lieu-tu-vo-dinh-hinh-vao-doisong/40113062/188/ 41 http://vi.wikipedia.org/wiki/FINEMET 42 http://elsevier.com/locate/pmatsci 79 ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC LONG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC VẬT LIỆU TỪ COMPOSITE CÓ CẤU TRÚC ĐA LỚP TRÊN CƠ SỞ CÁC DÂY MICRO TỪ MỀM SỬ DỤNG KỸ THUẬT ĐIỆN HÓA LUẬN VĂN... cao sở vật liệu dây cấu trúc đa lớp Từ lý trên, dựa điều kiện trang thiết bị có phịng thí nghiệm, tơi chọn đề tài luận án là: ‘? ?Nghiên cứu chế tạo vật liệu từ composite có cấu trúc đa lớp sở dây. .. tương quan cấu trúc bề mặt, tính chất từ mềm hiệu ứng GMI vật liệu dây từ cấu trúc đa lớp chế tạo 2.2 Đối tượng nghiên cứu luận văn - Vật liệu: dây micro từ cấu trúc hai lớp gồm cấu trúc sau: