ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỤ• NHIÊN • • • »ỉ* »Jĩ »*» rị» •!« *1# »Ị* •Ị» ‘ U r*1* ịĩ *!< #1» »p rị« rị» TÊN ĐỂ TÀI XÂY DựN G HỆ ĐO VÀ NGHIÊN c ứ u TỪ TÍNH CỦA CÁC MÀNG MỎNG BẰNG TÙ KÊ HIỆU ỨNU IIALL DỊ T llư Ờ N G MÃ SỐ: Q T - 05-10 CHỦ T R Ì ĐỂ TÀI (HOẶC D ự ÁN): TS PHẠM HồNG QUANG CÁC CÁN liô THAM GIA: (Ghi rõ học hàm, học vị) PGS.TS N guyễn Huy Sinh H ọc viên cao học N guyễn Anh Tuân Học viên cao học: Trần Q uang Hưng H ọc viên cao học: N guyễn Thị Vân Anh Đ A I HOC QUỐC GIA HÀ N o TRUNG TẨM THÒNG TIN THƯ VIỆN DT / ã ĩ IIẢ N Ộ I - 0 Báo cáo tóm tát (từ 1-3 trang) bàng tiếng Việt a Tên đề tài (hoặc dự án), m ã số „ „ , Xây dựng hệ đo nghiên cứu từ tính m àng m ỏng từ kẻ ứng H all dì th ường -m ã s ố Q T05-10 b Chủ n ì đề tài (hoặc dự án): TS Phạm Hổng Q uang c Các cán tham gia: PGS.TS N guyễn Hụy Sinh Học viên cao học: N guyễn Anh Tuấn Học viên cao học: Trần Q uang Hưng Học viên cao học: N guyễn Thị Vân Anh d Mục tiêu nội dung nghiên cứu ❖ Tìm hiểu hiệu ứng Hall dị thường chế liên quan ♦> Xây dựng hệ đo hiệu ứng Hall dị thường *1* Thực sô phép đo đổ chuẩn hệ ❖ Xây dựng thành giảng thực tập cho sinh viên chuyên ngành e Các kết đạl dược Trong vật liệu từ, điện trở Hall ngồi phần đóng góp điện trở Hall thịng thường (OHE) tỉ lệ với từ trường ngồi, cịn đóng góp diện trở Hall dị thường (AHE) tỉ lệ với từ độ m ẫu theo công thức sau: (1 ) p „ = R nH + R s M Với R() hệ số H all thường, Rs hệ số Hall dị thường, H từ trường ngoài, M từ đọ mẫu Ngày nay, người ta cho hiệu ứng Hall dị thường gây nên hai chế: chế tán xạ lệch góc (skew scatering) lâm tán xạ chế nháy vị trí (side jum p) hạt tải Từ kế hiệu ứng H all từ làu biết đến m ột thiết bị hiệu để đo đưừng cong từ trễ m àng m ỏng từ Tín hiệu th ế lối (T hế H all dị Ihường) tỉ lệ ° , , '■« ' J y {M í , nghịch với chiểu dày m ẫu theo công thức: * với t độ dày mẫu Ngoài lừ k ế hiệu ứng H all thiết bị có khả phân tách từ lính màng m ỏng hai lớp (từ cứng-từ mềm) Công việc thực lừ kế khác giá trị íừ độ chúng đo tổ n g c ộ n g đ ó n g g ó p c ủ a hai lớp Hệ đo xây dựng mơn Vật lý N hiệt độ lliấp làm việc tụi vùng nhiệl độ từ Nhiệt độ phòng (300 K) xuống đến nhiệt độ N itơ lỏng (77 K) Các mũi dò ả m buồng mẫu dirực bố trí theo cấu hình van-tlc-Pauw, kích Ihưức màu mill X M ầu đặt buồng chân khơng, sau buồng chân khơng dưực nhúng vào nitơ lỏng N hiệt độ buồng mẫu dược điều chỉnh nhờ lò dốt Hệ đo thiết k ế thêm m ột hệ thống trao đổi khí dể làm mơi trường trao dổi nhiệt cho mẫu, khí dùng cho hệ đo khí trơ Ar khí Heli có độ cao I ồn hệ đặt lừ trường nam châm điện, lừ trường có độ lớn cực đại Tesla Cần mau thiết kế quay quanh trục thẳng đứng, gỏc mặt phảng mẫu từ trường thay đổi Các đại lượng: từ trường, nhiệt độ cua buồng mẫu, điện trở Hall ghép nối với máy tính qua máy đo vụn Keithley Thông qua phần mồm xử lý sô liệu ta lính đưực diện Irở Ilall dị thường màu từ tính cần đo Chúng tơi tiến hành chuẩn hệ đo phép đo màng mỏng từ giảo TefecoHan nhiệt độ phòng nhiệt độ Lhấp Các kết cho thấy hệ đo mẫu nhiệt độ khác cho kết phù hợp với kết công bố Hệ đo xây dựng thành thực tập chuyên đề f Tình hình kinh phí đề tài (hoặc dự án) STT Nội dung Thanh tốn tiên điện nước Tơ chức Seminar Th khốn chuyên môn (đo đạc mâu xử lý sô liệu) Mua sách, tài liệu dùng cho chuyên môn Hợp đông gia cơng khí Vật tư văn phịng Mua Vật tư Tống K H O A QUẢN LÝ (Ký ghi rõ họ tên) /\ỹ Sổ tiền (ilồng) 400.000 1.800.000 1.600.000 1.000.000 4.000.000 150.000 1.050.000 10.000.000 CHÚ T R Ì ĐỂ TÀ I / r u r '/ l , a / T R Ư Ờ N G jB Ạ ỊJK )C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N OHố Hlằu TRUỎNG f o // TLỉi T^7tii;r ịị\ V A / / ĐẠÍ H I 1k h o a h Tự N Lts CJ& id iv e/ỉ£ỷJi*r Báo cáo tóm tắt (từ 1-3 trang) tiếng Anh a Title: B uilding-up an anom alous H all m agnetom eter and using it to investigate the m agnetic properties o f thin film s Code: Q T - 05-10 b Coordinator Dr Pham Hong Q uang c College Prof Nguyen Huy Sinh M s.Sludent N guyen Anh Tuan M s.Student Tran Q uang Hung M s.Student N guyen Thi Van Anh d The aim and the content of projcct ♦♦♦ Im proving the understanding on the anom alous Hall effects and its relative m echanism s ❖ Building-up an anom alous Hall m agnetom eter ♦> Carrying-out som e m easurem ents on m agnetic thin films lor calibration and demo ♦> Establishing a practicum for students e M ain results ❖ In a m agnetic m aterial, the Hall effect consists of Ihe ordinary Hall e flee I (O H E) and the anomalous H all effect (AHE) The anom alous Hall effect is caused by m agnetization of sam ples with two m echanism s: the side jum p and the skew scattering of carriers at the scattering centers A H E is a principle of ihe Hall m agnetom eter, a good tool for study of m agnetic thin films The Mall m agnetom eter built at Cryogcnic laboratory can work ill the range of tem perature from 77 K up to 400 K The angle betw een the surface of film and m agnetic field can be changed The four probes arc in a Van der Pauw configuration Some m easurem ents have been canietl-oul on m agnetic thin films for calibration and dem o A practicum based on this m agnetom eter has been established PHẨN CHÍNH BÁO CÁO: M ỤC LỤC Trang H iệu ứng I ía ll dị th n g 1.1 Các ch ế hiệu ứng Hall dị thư ng 1.2 M ô tả lượng luận hiệu ứng Hall dị thường vật liệu lừ lín h Xảy dựng từ k ế hiệu ứng H a ll 11 2.1 Bộ phận thu tín hiệu H a ll 12 2.2 Bộ phận xử lý tín hiệu hệ d o 15 2.2.1 Phương pháp thu tín hiệu hệ đ o 16 2.2.2 Phương pháp xử lý số liệu thực n g h iệm 16 M ột so kết 19 3.1 Kết chuẩn hô đo mãu màng TefecoH an (Tb(Fe,Co)| 19 3.2 M ột số kết thu hệ đ o .20 4.3.2.1 Kết đo Hall mẫu T a /F e P t 20 3.2.2 Kêì thu mẫu FePt 21 3.3 Hiộu ứng Mali dị ilìirờng Irong màng mỏng hai lớp 22 ố LỜI M Ở Đ Ầ U H iệu ứng Hall dị thường gây tán xạ spin - quĩ đạo điện tứ lại vùng bất trật tự mạng tinh thể hệ vật liệu khác Iihau Trong nhiều thập kỉ qua, nghiên cứu hiệu ứng Hall ứng dụng hiệu ứng nhà khoa học công nghỏ quan tâm tạp trung nghicn cứu Các kốt qua (hu dưực ngày phong phú trử thành hệ thống cho loại vậl liệu Hệ đo dựa nguyên lý hiệu ứng Hall dã dược nhà lliực nghiệm nghiên cứu chế tạo thành công, trở thành m ột công cụ vô hữu ích việc phân tích từ tính vật liệu từ Hiện nay, nhà khoa học tập trung di sâu tìm hiểu hiệu ứng vật liệu có kích thước nanơ, q trình vật lý xảy vật liệu có kích thước nanơ hồn tồn khác so với tương tác chất rắn, việc tìm hiểu ch ế vât liệu hướng đầy mẻ nên dã thu hút quan tâm đông đảo nhà khoa học giới Trong công nghệ lưu trữ thông tin, màng mỏng ghi từ hai lớp loại màng m ỏng có mật độ lưu trữ thơng tin cao có tính bảo mật tốt, m hướng lĩnh vực 1LIU trữ thõng tin với tnậl độ cao Việc kiểm Ira chất lượng màng m ỏng I11ỘI hài tốn vỏ khó khăn cho phép lừ hộ lừ tính thơng iliưừng Đổ đáp úng nhu cầu thực lế dó, hệ đo dựa hiệu ứng Mali dời giải hiệu lốn nghiên cứu từ lính m àng m ỏng ghi lừ hai lớp Kết thực nghiệm với lý thuyết nhà khoa học nghiên cứu để giải thích hiệu ứng Hall loại vật liệu, việc tìm hiểu cấu trúc vi mô vật liệu thu kết xác cao có ý nghĩa khoa học Hệ đo dựa hiệu ứng Hall đo từ tính màng m ỏng có kíclì thước nanơ mét, m àng m ỏng ghi từ hai lớp, m àng m ỏng bán dẫn từ pha loãng , cho thấy vượt trội vé ưu điểm so với từ kế thông thường Hơn hệ dựa UC11 hiệu ứng Mali 1Ì1 thiết bị tlưn gian, có Ihể tự xây dựng với clìi phí Ihấp, phù hợp với điều kiện kinh tế Việt nam nước phát triển khác Do dó chúng tơi tiến hành nghiên cứu xây dựng hệ đo phục vụ cho công viêc nghiên cứu đào tạo môn, đáp ứng cho dòi hỏi ngày cao cua khoa hoc hiên dại NỘ I D U N G CH ÍN H H iệu ứng H all dị thường 1.1 Các chê hiệu ứng H all đị thường Mơ hình lý thuyết giải Ihích cho hiệu ứng Hall dị thường 11ong vật liệu có từ tính đề xuất từ năm 50 kỷ trước [1-3] Các tác giả cho Lăng’, có hai chế đóng góp vào hiệu ứng H all dị thường, chế tán xạ lệch goc (skew scattering) chế nhẩy vị trí, hình vẽ mô tả cho hai chê dược chi tien hình Hình 1: Cơ chế tán xạ lệch góc (a) chẻ nhảy vị trí (b) © ứng với diện tử có spill thuận ® ứng với điện íửcó spill nghịch Cơ chế tán xạ lệch góc dược mơ tả sau: mặt phảng sóng tới diện tử lán xạ tâm tạp, đặc trưng vcclơ sóng k Do tương lác spill - quỹ dạo làm cho biên độ bó sóng khơng đồng theo phương khác nhau, biên độ bó sóng theo phương khác phụ thuộc vào hướng sóng tới, tâm tán xạ hướng spin Sau trình tán xạ tâm tạp, làm cho electron bị lệch khỏi hướng ban đầu nó, độ lệch Iiày thơng thường có độ lớn khoảng 10 '2 radian Cơ chế tán xạ lệch góc dược hình I a Trên hình b hình vẽ mơ tả cho chế nhảy vị trí (side jum p), chế gáy dịch chuyển tâm bó sóng tâm tạp trình tán xạ, dộ dịch cluiyên có độ lớn cỡ « 10'“ m, chế nháy vị trí ln ln phụ thuộc vào spin cua điện tử N hư hai trường hợp gây không đối xứng bó sóng q trình tán xạ, khổng đối xứng phụ thuộc vào trạng thái spin diện tử hay tương tác cặp spin - quỹ đạo diện tử, kết trình làm cho dịng spill Ihuận spin nghịch có giá Irị khác nhau, làm xuất IŨỘI1 dòng spill lliành phần dòng điện ngang vật liệu từ, díly nguycn nhân gây nơn hiệu ứng Hall dị thường vật liệu từ Đ iện trở chế tán xạ lệch góc chế nhảy vị trí đóng góp vào diện trở Hall dị thường khác nhau, đóng góp điện trở chế tán xạ lệch góc tỉ 1C' tuyến tính VỚI điện trở Hall cịn đóng góp điện trở chế nhảy vị trí tỉ lệ với bình phương điện trở Hall Đ iện trở H all dị thường chất từ tính thơng thường viêt dạng: PH=P*y=aP*x + bK (11 ) M ối liên hệ quan trọng hai thành phần phụ thuộc cá vào nhiệt dọ mật độ tâm tán xạ vật liệu từ tính Các mơ hình lý thuyết để giải thích cho hai chế lán lượt đề cập đến cơng trình sau Karplus Lutlinger [4,5] người tiên phong đưa lý thuyết hiệu ứng Hall dị thường cách đề xuất tương tác spin-quỹ đạo dải Bloch nguyôn nliAĩi làm lăng độ dãn Ilall dị lliưừng Kết luẠn dặt cAu hỏi cho Smith [6 ], người dã biện luân R s (Rs = R 0A, số Hall dị thường) bị triệt tiêu mạng tuần hoàn Ồ ng đưa ý tưởng tán xạ phản đối xứng hay tán xạ lệch góc electron nồng độ pha tạp Sự tồn tương tác spin-quỹ đạo spin điện tử từ m ơm en góc quỹ đạo electron dẫn bị tán xạ vật liệu sắt từ nguyên nhân gây phân cực điện tử, phản đối xứng trái - phải tán xạ chênh lệch truyền qua mặt phảng xác định J M, J mật độ dòng, M lừ độ mẫu Kết electron có xu hướng chuyên động vể mọt phía, làm tăng theo chiều ngang Sự phân cực m ạng chế sắt từ, ví dụ m ật độ trạng thái khác vùng spin-up spin-down mức Fermi khe lượng trao đổi Cơ ch ế tán xạ dự đốn điện trở Hall dị thường tỉ lệ tuyến tính với diện trở dọc Sau đó, Bcrger đưa chế hồn tồn khác, chế nhảy vị Irí mà quỹ đạo điện tử bị lán xạ dịch chuyển sang bên vị trí pha tạp tương tác spin-quỹ đạo Berger thừa nhận electron dẫn bị tán xạ điện lai hoá lại tâm chuyển động đường đẳng trước sau tán xạ Trong tương lác spin-quỹ đạo, đối xứng thấp hai đường đẳng trùng Cư chế nhảy bậc dự đốn điện trở Hall dị thường tỉ lệ với bình phương điện trở dọc Tuy nhiên, khó khăn thường gặp mổ hình tán xạ pha tạp vật liệu thực tế nên khơng thể so sánh định lượng với thực nghiệm Câu hỏi đặt điện trở dị thường nói chung coi hiệu ứng bên phụ thuộc vào tán xạ pha tạp hay khơng? chí ý khơng có giới hạn kiểm tra, đóng góp nội bắt nguồn từ giả thiết Karplus L uttinger khơng cịn sức thuyết phục 1.2 Mò tượng luận liiệu ứng llali dị thường troiiỊ* vật liệu tù lính T rong vậl liệu khơng từ tính, hiỌu ứng Mali có nguồn gốc lừ lực Lorcniz T rong vật liệu có từ tính, hiệu ứng Hall xuất cịn có thêm dóng góp tưưng tác spin - quỹ đạo, đóng góp gây nên hiệu ứng H all dị thường M ột cách đơn giản, hiệu ứng Hall dị thường mơ tả dựa trênkhái niệm từ trường phân tử Hm =XM, M từđộ mẫu X ỉà hệ số trường phân tử Trong trường hợp đó, từ trường tổng cộng tác dụng lên mẫu [6-9]: H = H0+ H m hay H = H0+ Ằ,M (1.2) Do đó, biểu thức Hall dị thường có ihể viết sau: ƯH= H„R0I(H0 + H J = Ho R0I(H„ + XM) = n J ( R 0H0 + R 0ẢM) Hay UH = m,I( R0H0 + RSM) Uh = I(P o + P s ) (1.3) U -4 ) Trong đó: Rs = R()Ằ, số Hall dị thường, M thành phần từ độ theo phương vuổng góc niÃu (M = Mi) Vậy ta viết: UH= M p 0I + p sl) U -5) đó: p0là điện trở Hall thường Ps =/i0RsMj_ điện trở Hall đị thường Theo cách khác, hiệu ứng Hall dị thường có the lUrực 1Ì1Ơ ta háng bien thức sau đây: P h = ( P o+ P s) hay p H = |!0 (R0H0 + RsM jJ (1.6) (1.7) Do có từ độ M hệ số trường phân tử X lớn, nên hiệu ứng Hall dị thường 11011» vật liệu từ lớn hiệu ứng Hall thông thường nhiều (Rs » R0 ps » p( ) q trình tính tốn người ta thường bỏ qua đóng góp thành phần Mali thơng thường Thêm vào đó, đường cong diện trở Hall dị thường phụ thuộc từ trườn® có liên quan chặt chẽ với đưừng cong từ hố Có nhiều cơng trình lý thuyết lẫn llụrc nghiệm ilã làm sáng tỏ vấn dò này, dưừng cong diộn trử Ilall (Jị ihường dưừng cong từ trỗ có hình dạng giống đóng góp vào điện trở Halldị thường vật liệutừ theo chế tán xạ lệch góc, lúc Hall dị thường tỉ lệ tuyển lính ven từ độ mẫu 10 X ây dựng từ k ế hiệu ứng H all Từ k ế hiệu ứng H all công cụ hữu hiệu việc nghiên cứu lừ tính cua màng m ỏng, đặc biột màng m ỏng có độ dày nhỏ cỡ nano mét màng mỏng ghi từ hai lớp Các màng mỏng cỡ nano mét có lừ độ nhỏ nên khơng thê clơ từ độ chúng từ k ế thông thường khác nhơ từ kế màu rung (VSM), từ k ế mẫu giật Từ độ màng m ỏng ghi từ hai lớp từ độ tổng cộng cá hai lớp từ cứng từ mềm , nên việc phân tích từ tính lớp riêng biệt thực từ kế thông thường kể Còn lất nhiều ưu điểm khác từ kê hiệu ứng H all việc phân tích từ tính vật liệu từ, đo mẫu nhiệt độ khác với số thao tác tính tốn đơn giản, xác định dược nhiệt độ chuyển pha vật liệu_[9- 12J Trong việc xác định nồng độ hạt tải ciia chất bán dẫn dấu hạl tải từ k ế hiệu ứng Hall giải cách xác Mặt khác, giới từ k ế hiệu ứng Hall xuất từ lâu, ngày từ kế hiệu ứng H all hoàn thiện, lừ trường hệ đo lên đến hàng chục Tesla, để khắc phụ tượng điện trở nội mẫu ảnh hưởng đến đường cong điện trở Hall mẫu cán đo, hệ đo từ k ế Hall xoay chiều đời trở thành hệ đo có độ xác cao Các kết trCn từ kế hiệu ứng Ilall tlưựe iliínli giá rãi lin cậy có liiií Irị khoa học Dựa điều kiện thực tế Việt nam nói chung lại Bộ mơn Vạt lý Nhiệt độ thấp nói riêng, việc trang bị m ột hệ đo từ kế H all thương phẩm dã vưựt khả tài Như vạy, toán tự xây dựng hệ đo từ k ế hiệu ứng Hall chiều m ôn Vật lý Nhiệt độ thấp đưa để giải góp phần đại hố hệ môn Việc xây dựng thành công hệ đo m ột thành công lớn m ặt thực nghiệm nhóm nghiên cứu chúng tơi Trong phần ban luận vãn trình bày chi tiết việc xây dựng hệ đo từ k ế hiệu ứng Hall chiều dã xây dựng Sơ đồ khối hệ đo bao gồm hai phần chính: phần thu tín hiệu Hall phần xử ]ý tín hiệu Hall thu dược Trên sở từ k ế hiệu ứng Hall chiều có sơ khối hình sau đây: H ình 2: Sơ dó khôi liệ hiệu ứng Hall dị thường: ( I ) mầu màng cần dfì (2) ccìp nhiệt điện, (3) lò đốt, (4) buồng mẫu, (5) nam châm tạo từ trường, (6) bình đựng Nitơ lỏng, (7) Nitơ lỏng, (8) Hệ thống trao đổi klií (9) Keiihley, (10) máy tính 11 M H (T) Ninh 11 .SV; sánh kết (/nả iliclldll với kot (ịiuỉ dã CƠIIIỊ bị7 /.í/ ® ; ìíì kết thê Hüll mẫu mảng Icfccol lando (lược bằiìiỊ lù kê ứniỊ Ị lall dã xây dựn iỊ Ấ : kết dã công bô mẫu lefecoHaii Từ kết thu được, hệ đo khẳng định đáp ứng tiêu chuẩn đổ đo màng m ỏng từ vùng nhiệt độ cao nhiệt độ thấp với góc quay khác 3.2 Một số kết q uả thu đưực hệ đo Khi hệ đo chuẩn xong, tiến hành đo Hall số màng mỏng lừ Kết thu đưực trình bày đíìy 4.3.2.I Kết q u ả đo thẻ Hall trê n m ẫu T a/F eP t M ẫu m àng Ta/FePt, mẫu phún xạ đế Si, thành phần inànu 2/3 Ta, 1/3 FePt, kết đo Hall hình 12 Kết cho thấy: đường cong Hall mùng m ỏng Ta/FePl chưa dạt bão hoà Nếu từ trường hệ đo đủ lớn để quan sát Hall bão hồ, la đốn nhận thành phần đóng góp vào th ế Hall có bao gồm thành phần Hall thơng thường hay không Nhưng theo giả thiết chúng tôi, mẫu có lính sắt từ, nên đóng góp thành phần Ihế Hall thông thường mẫu không dáng kể (Iirơc bỏ qua NCn dường cong thố llall thu dược llùmh plúin thê Mai! dị ilurừiig mil ÚI trường giới hạn hệ chưa du lởn dể quan sát dược thê I lall hão liồ 20 Hìnli 12 K et quà đo the H all mãu Ta/FePt bằniỊ từ he hiệu ửnạ IIcill 3.2.2 Kết q u ả thu đuực mẫu FePt M àng m ỏng FePt sử dụng để đo hiệu ứng Hall màng m ỏng có thành phần Fe % :Pt 50% Với m àng m ỏng này, H all thu mẫu nhỏ H iệu ứng Hall dị thường họ mẫu dại (lược lớn thành phần Fe =30% Ihành phần Pt = 70% Vì điểu kiện chuẩn bị mẫu gặp nhiều khó khăn nên chúng tơi khơng tạo mẫu cho tín hiệu Hall lớn nhất, tiến hành hiệu ứng Hall mẫu m àng có sẩn Irên Kết dược Iren hình 13 K ết irOn hình 13 cho thấy: Hall m ẫu đo B (T) Hình 13 Kết the Hall màng FcPi với cức gớr khác trường hợp mặt phẳng màng song song với từ trường tạo thành đường cong trễ, cịn đo với góc khác nhau, Hall khơng cịn dáng điệu chúng trùng trình tăng giảm từ trường, mẫu màng FePt có dị hướng mặt phẳng Hơn nữa, tín hiệu Hall m àng 1Ì1 bé mà lừ kế hiệu ứng Ilall có (hị thu nhận lín hiệu mẫu, chứng tỏ hệ đo xây đựng đo dược màng mỏng từ có hiệu ứng Hall bé 3.3 Hiệu ứng Hall dị thường m àng mỏng hai lớp K ết thu từ kế hiệu ứng Hall, dược so sánh với kết lừ kế mẫu rung H ình 14 kết so sánh đường cong Hall dường cong từ độ cua mẫu m àng TefecoH an chưa ủ Trên hình 14, dại lượng M /M s tỉ số giá trị lừ độ từ Irưừiig V T t^ s n * B (T) -1 0.5 / ^ *: ĩn > ! >■■■■ •• I Kct bàng từ kể hiệu ứng I lall Kết quà VSM Hình 14 Kết đo từ kế ứng ỉ fall từ kế mẫu 1'IIIÌỊÌ khác từ độ bão hoà mẫu, v/vs tỉ số gi ữa lliế Hall dị Ihường thê [lall dị thường bão hoà mẫu Kếl cho thấy, dáng diệu đường v/vs theo B dáng điệu đường M /M s theo B trùng Điều giái thích CƯ chế H all dị thường họ mẫu chế tán xạ lệch góc, điện trở Hall dị thường dóng góp theo ch ế tỉ lệ tuyến tính với lừ độ mẫu 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] J.E Hirsch, Spin Hall Effect, Physical Review letters, Vol 83 No (1999) 1834 [2] A Gerber, A Milner, A Finkler, M Karpovski, and L Goldsmith, Correlation between the extraordinary Hall effect and resistivity, Phys Rev li, Vol, 69, (2004) 224403 [3] A Crepieux and P Bruno, Theory o f the anomalous Hall effect from Kubo j omul a and Dirac equation, Phys Rev B, Vol 64, (2001), 014416 [4] L Berger, Side - jump Mechanism fo r the Hall Effect o f Ferromagnets, Pliys Rev B, Vol 2, No 11,(1970), 4559 [5] J-N Chazalviel, Skew-scattering contribution to the extraordinary Hall effect: A restatement, Phys Rev B, Vol 10, No.7, (1974), 3018 16J J.M Lullinger, Theory o f the Hall effect in Ferromagnetic substances, Phys Rev Vol 112, No 3,(1958), 739 [7] Clarence Kooi, Hall effect in Ferromagnetics, Phys Rev Vol 80, No 1, ( 1954), 843 [8] Jeffrey R Lindemuth, Brad C Dodrill, Anomalous Hall effect nmgnetometry studies o f magnetization processes o f thin films, JMMM, Vol 272-276, (2004), 2324-2325 [9] Mr Scofield, Hall effect in a metallic thin film , Physics 414, (2000) [10] S Das, S.-H Kong, and S Nakagawa, Evaluation o f magnetic interactions in a double-layered perpendicular magnetic recording media using ferromagnetic llall effects, J Appl Phys., Vol 93, (2003), 6772-6774 [11] T.R McGuire, R.J.Gambino and R.C O ’Hanley, in C.L Cliien and C.R VVestgate (eds.), The Hall effect and it's application, Plenum, New York, (1980), 137 [12] M Fleischer and II Meixner, In situ Hall measurements at temperatures up to 1J00°C with selectable gas atmospheres, Meas Sci Technol, Vo! (1994) 580 583 [13J N.Il Due, N.T.M I long, N.ll Sinh, APPC press, (2004), 307-309 23 c THẨN c u ố i BÁO CÁO: P hụ lục (bản Fotocopy báo kèm bìa mục lục Tạp chí cơng bố, Fotocopy bìa luận văn Đại học, Thạc sỹ, Tiến sỹ thực theo hướng đề tài, Các Hợp đồng triển k h a i , ) T ó m tắt cơng trình N C K H cá nhân (M ẫu I ) Scỉenlillc Projecl (M ẫu 2) P hiếu đăng ký kết q uả nghiên cứu (có mẫu kèm theo) Bìa sau Ghi chú: - T ồn phần đóng chung vào I Văn ban đ ánh m áy vi tính cỡ giấy A4, đóng bìa nilon kích lliưứe 21 x29 - Đ ối với đ ề tài, d ự án cấp Đ H Q G : n ộ p q u y ển - Đ ối với đề tài, dự án cấp Trường Đại học KHTN: nộp - Đ ề tài N C K H T rọng điểm Đ ặc biệt cấp Đ H Q G cần nộp kèm dĩa CD toàn văn báo cáo đề tài - Hội dồ ng n g h iệ m lliu đề lài, dự án cấp Đ11QU gồm llùmli viên, Irong dỏ có phản biện dứng chuyên m ùn lĩnh vực nghiên cứu (1 ủ' Irong Trường quan ngoài) - H ội đ n g nghiệm thu đề tài cấp Trường Đ H K H T N gồm thành viên, có phản biện chuyên m ôn lĩnh vực nghiên cứu đề tài - Chủ trì đ ề tài (hoặc cỉự án) cần gửi dầy đủ báo cáo, K hoa quản lý đổ lài gửi danh sách d ự kiến Hội đồng nghiệm thu (có xác nhận Ban Chủ nhiệm Khoa) lên P hòng K ho a học-C N để Phòng thẩm định làm định thành lập Hội đồng n g h iệ m thu thức 24 M ẪU 1: T Ó M TẮT C Á C C Ơ N G TRÌNH NCKH CỦA C Á NHÂN (bài báo, báo cáo H ội nghị khoa học V ật ) N gành Vật lý ; C huyên ngành: V ật lý N hiệt độ thấp Họ tên (các) tác giả cơng trình: P hạm H ồng Q uang, Trần Quan« Hưng, N guyễn Thị V ân Anil N ăm : 2005 T ên báo: Xây dựng từ k ế hiệu ứng hall - thiết bị hiệu q lỉiịlìiêiì cứu từ tính m àng m ỏng từ Tên T ạp chí/Sách/T uyển tập Hội nghị, Số, trang Tuyển tập báo cáo hội nghị V ật lý toàn quốc lần thứ VI, Hà nội, ngày 22-25 tháng 11 năm 2005 (đang in) T óm tắt cơng trình tiếng V iệt H iệu ứng H all lioiig vật liệu từ bao gum hiệu ứng ỉ lull lliỏng lliưừng (01 IE) hiệu ứng Hall dị Ihưừng (AHE) Hiệu ứng Mali dị lliưừng (Jong góị) lừ lính m ẫu với hai c chế: c h ế tán xạ lệch góc (skew scallciing) chế nhảy vị trí (side ju m p ) hạt tải tâm tán xạ Hiệu ứng Hall ci ị thường sở cho phương pháp nghiên cứu lừ tính m àng m ỏng từ lừ kế hiệu ứng Hall T k ế Hall xây dựng Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp làm việc dải nhiệt độ lừ 77 K đến 400 K, góc từ irường inậi phảng m ẫu thay đổi, mũi dị b ố trí theo cấu hìnli Van đer Painv Phương p háp xác đ ịnh đ ón g góp hiệu ứng Hall dị thường số kếl đo m n g m ỏng từ tính trình bày T iếng A nh (như m ục 3, 4, : Title; Journal/Pỵoccedings/B ook liIlc;V o lu m e/N ,pages, Sum m ary in English)) Title: H a ll m a g n eto m e ter - A good tool f o r study o f m agnetic thin film s Proceeding: The sixth N ational Physics Confcrcncc, Hanoi, 22-25 Nov 2005 A bstract: In a m ag netic material, the Hall effect consists o f the ordinary Hall effccl (O H E ) and the anom alous Hall effect (AME) T he anom alous Hall effect is cau sed by m agnetization o f samples with two m echanism s: the side ju m p and the skew scattering o f carriers al llic scattering cu lle rs AlILL is a principle o r the Hall m agnetom eter, a good tool for study o f m agnetic tilin films The Hall m a g n e to m e te r built at Cryogenic laboratory can work ill the range of tem peratu re from 77 K up lo 400 K T he angle betw een the surface o f film and 25 m agnetic field can be changed The lo u r probes are in a Van dor Pauw configuration T h e description o f m easurem ent and some exam ple results are presented in this report 26 MAU 2: SCIENTIFIC PROJECT BRANCH: (PHYSICS) PROJECT CATEGORY: {NATIONAL LEVEL) Title: Building-up an anomalous Hall magnetometer an d using it to investigate the magnetic properties of thin films Code : Q T 05-10 M an ag in g Institution: H anoi N ational U niversity Im p lem enting Institution: H anoi U niversity of Natural S cience Collaborating Institutions C oordinator: D r P ham H ong Q uang K ey im plem entors: Duration: (from Jan 2005 to Dec 2005) Budget: 10 m ilions V N dong 10 M ain results: - Results in science and technology: Improving the uiKlerslaiuling of anom alous Hall effects and its m echanism s - R esults in practical application: A good tool for study of magnetic thin films - R esults in training: - O ne m aster thesis - One practicum - P ublications: O ne publication 11 E valuation grade (if the project has been evaluated by the the evaluation com m ittee: excellent, good, fair) 27 PHIẾU ĐÃNG KÝ KẾT QUẢ NGHIÊN CÚXJ KH-CN Tên đề tùỉ (hoặc dự án): Xây dựng hệ đo nghiên cứu từ tính m àng m ỏng từ kẻ hiệu úng Hall dị thường Mã số; Q T 05-10 _ _ Cư quan chủ trì đề tài (hoặc dự án): Đại học quốc gia IIÌI nịi Địa chỉ: 144 Xn Thủy - c ầ u Giấy - Hà nội Tel: Cư quan quản lý đé tài (hoậc dự án): Trường Đại học Khoa học tự nhiên Địa chỉ: 334 Nguyễn T rãi - Tlianli Xuân - Hà nội Tcl: Tổng kinh phí thực chi: Trong đó: - T ngân sách Nhà nước: 10.000.000 VNĐ - Kinh phí trưịng: - Vay tín dụng: - Vốn tự có: - Thu hồi: Thòi gian nghiên cứu: năm Thời gian bắt díìu: tháng 01 năm 2005 Tliịi gian kết thúc: tháng 12 lìám 2005 Tên cáu phôi họp nghiên cứu: PGS.TS Nguyễn Huy Sinh Học viên cao học: Nguyễn Anh Tuấn Học viên cao học: Trần Quang Hưng Học viên cao học: Nguyễn Thị Vân Anh Số dăng ký đề tài Bào mật: a Phổ biến rộng rãi: Sù chứng nhận đăng ký kết nghiên cứu: Ngày; b P h ổ b i ê n h n c h é : c B ả o m ậl: 28 Tóm tắt kết nghiên cứu: Hiệu ứng H all vật liệu lừ bao gồ m hiệu ứng Hall thông ihường (OHE) hiệu ứng H all dị thường (A H E) H iệu ứng H all dị thường đóng góp lừ lính cúa mẫu với hai chế: c h ế tán xạ lệch góc (skew scallering) c h ế nhảy vị trĩ (sidc ju m p ) hại tải lại lâm tán xạ Hiệu ứng Hall dị thường CƯ SƯ cho phương pháp ngh iên cứu từ tính m àng m ỏng từ từ k ế hiệu ứng Hall Từ k ế Hall xây dựng Bộ m ôn V ật lý Nhiệt độ thấp làm việc dải nhiệt độ từ 77 K đến 40 K, góc từ trường mặt phầng mẫu có thê thay đổi, m ũi dị b ố trí theo cấu hình V an der Pauw Phương pháp xác định đóng góp hiệu ứng Hall dị thường mội số kếl q trịn màng mỏng lừ tính trình bày Chúng tơi xây dựng thực tập từ kê hiệu ứng H all dị thường cho sinh viên chuyên đề cao học Kiến nghị quy I11Ô đối tượng áp dụng nghiên cứu: Chúng lôi dồ nghị liựp lác vứi dồng nghiệp Irong nưức ilè nâng cao liỉệu xuãi sử dụng lừ k ế H all Irong ng hiên cứu m àng m ỏng lừ C h ủ n h iệ m đỂ tài Họ tên Mọc hàm hục vi Thủ trưởng CƯ qu an C hủ tịch lội d ỏ n g Tlnì trưừiig CƯquan c h ủ ( r ì d ề tà i d : í n h Jíiá c h í n h t h ứ c