Vật liệu nano và màng mỏng tổng hợp nano từ fe2o3 bằng phương pháp đồng kết tủa

-Fe2O3 BÀI 3: t u t A 1.1 Khi vật liệu đặt vào từ trường, cảm ứng từ từ thơng xun qua tiết diện vật liệu xác định biểu thức: B = µ0 (H+M) (Hệ SI) (1.1) co ng c om Trong đó:  B cảm ứng từ  H từ trường  M độ từ hóa hưởng ứng với từ trường ngồi  µ0 độ từ thẩm chân không Trong hệ Gauss : B = H+4 π M (Hệ CGS) (1.2) Cảm ứng từ hệ số từ thẩm nhân tố quan trọng cho ta biết thông tin liên quan đến loại vật liệu từ (thuận từ, nghịch từ ) độ mạnh, yếu vật liệu từ riêng biệt Về chất, độ cảm từ  tỉ số độ từ hóa từ trường ngồi: an χ =M/H (1.3) th Độ từ thẩm vật liệu µ cho cơng thức: (1.4) g µ=B/H on Độ cảm từ độ từ thẩm liên hệ qua biểu thức: (1.5) µ = + π χ (Hệ CGS) (1.6) du µ = µ0 (1 + χ) (Hệ SI) cu u Trong nghiên cứu tính chất từ, độ từ thẩm thơng số đặc trưng để mô tả vật liệu từ tương ứng có từ trường ngồi Do từ học liên quan đến hóa học, vật lý khoa học vật liệu nên có hai hệ thống đơn vị thừa nhận Đại lượng Cảm ứng từ Từ trường Bảng Các đại lượng đơn vị từ hệ đơn vị SI CGS Hệ đơn vị Gauss Các hệ số chuyển từ hệ CGS Kí hiệu Hệ đơn vị SI (CGS) sang hệ SI Tesla (T) B G 10-4 Wb/m2 H Oe A/m 103/4π ộ từ hoá M emu/g A/m 103 ộ từ thẩm Μ Không thứ nguyên H/m 4π x 107 ộ cảm từ Χ emu/g.Oe Không thứ nguyên 4π CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.2 Các loại vật li u t Các loại vật liệu bị từ hóa nhiều hay từ trường ngồi gọi vật liệu từ Từ tính chúng khác tùy thuộc vào cấu trúc từ chúng, biểu hiên đại lượng χ (độ cảm từ) nên ta phân loại chúng thành vật liệu từ sau: nghịch từ, thuận từ, sắt từ, phản sắt từ, feri từ [1, 2, 3] Bảng Phân loại loại vật liệu từ Nghịch từ Nhỏ âm (cỡ -10 -5 ) Sự xếp mômen từ nguyên tử Ví dụ u (χ ~ 2,74.10-6) Cu (χ ~ 0,77.10-6) om Độ cảm từ (χ) c Loại vật liệu từ Nhỏ dương (cỡ 10-3÷10-5) an Thuận từ co ng Các ngun tử khơng có mơmen từ β-Sn (χ~ 0,19.10-6) t (χ ~ 21,04.10-6) Mn (χ~66,10.10-6) g th Các ngun tử có mơmen từ định hướng tùy ý Fe (χ ~ 100000) cu u Sắt từ du on Lớn dương, hàm theo từ trường ngoài, phụ thuộc vi cấu trúc (cỡ 102 ÷104 ) Các nguyên tử có mơ men từ xếp song song Phản sắt từ Nhỏ dương (cỡ 10-3÷10-5 ) Cr (χ ~ 3,6.10-6) Các ngun tử có mơmen từ song song đối song xen lẫn với Lớn dương, hàm theo từ trường ngoài, Feri từ phụ thuộc vi cấu trúc (cỡ 102 ÷104 ) a (χ ~ 3) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các ngun tử có mơmen từ xếp đối song 1.3 Chu trình t trễ đ ờng cong t trễ cu u du on g th an co ng c om Ở trạng thái ban đầu, chưa có từ trường ngồi tác dụng, mômen từ vật liệu phân bố theo phương từ hóa dễ, lượng mẫu trạng thái cực tiểu tổng mômen từ vật liệu khơng Nếu ta áp từ trường ngồi H tăng dần vào khối vật liệu sắt từ, feri từ, vật liệu từ bị từ hóa, momen từ mẫu từ tính phụ thuộc phi tuyến tính vào từ trường ngồi tác dụng Khi từ hóa mẫu từ tính từ trường ngồi với cường độ H có độ lớn định giá trị từ độ M trì khơng đổi dù H tiếp tục tăng Ta nói giá trị độ từ hóa bão hịa Ms Sau giảm từ trường khơng, ta có giá trị độ từ dư Mr Tiếp tục ta áp từ trường theo hướng ngược lại, M khơng H=HC Đó độ kháng từ HC Tiếp tục tăng từ trường (theo hướng ngược lại) tăng theo chiều ban đầu Ta thu đường từ trễ khép kín Hiện tượng mơmen từ thay đổi khơng đồng với từ trường ngồi tác dụng gọi tượng từ trễ Hiện tượng từ trễ vật liệu sắt từ feri từ có liên quan tới q trình từ hóa khơng thuận nghịch Một nguyên nhân gây nên tượng việc ngăn cản dịch chuyển vách đômen cấu trúc đơmen [1] ìn thị M(H) chất sắt từ (đường cong liền nét), chất phản sắt từ (đường chấm), chất thuận từ (đường nét đứt) 1.4 B n chấ đ en tính chất siêu thuận t Dưới nhiệt độ Curie, chất sắt từ, feri từ có trật tự từ tự phát Nghĩa là, mômen từ định hướng song song (đối với chất sắt từ) đối song song không bù trừ (đối với chất feri từ) Thực tế cho thấy, mômen từ tự phát tồn vùng nhỏ định vật liệu từ Ở trạng thái khử từ, moment từ vùng nhỏ định hướng khác (tùy theo vật liệu), tổng mômen từ mẫu không Vùng nhỏ gọi đômen từ (magnetic domain) Khái niệm Weiss đề xuất cách năm 1905 Việc phân chia thành đômen để lượng vật liệu (bao gồm lượng dị hướng từ, lượng tương tác trao đổi, lượng đàn hồi từ đặc biệt lượng trường khử từ) có giá trị cực tiểu Tuy nhiên, phân chia đômen tiếp tục lại xuất dạng lượng Đó vách ngăn cách đômen với hướng mômen từ ngược Vách ngăn cách dự trữ CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt lượng gọi lượng vách Việc phân chia thành đômen tiếp tục diễn lượng tạo nên vách đômen không lớn việc giảm lượng mẫu Trong hạt có kích thước đủ nhỏ phân chia thành đômen lại làm tăng lượng tự hệ Vì vậy, kích thước hạt thu nhỏ dần số lượng đơmen từ giảm theo Đến giới hạn khơng cịn thích hợp để tồn nhiều vách đơmen Mỗi hạt đômen nhất, gọi hạt đơn đômen Lúc này, xếp mômen từ có từ trường ngồi khơng cịn bị cản trở vách đômen, nên thực dễ dàng Đường kính tới hạn hạt (để khơng cịn tồn nhiều vách đomen) cho công thức : DC  35( KA)1/2 0 M S2 (1.7) Với: cu u du on g th an co ng c om  DC đường kính tới hạn hạt (m)  K mật độ lượng dị hướng từ (J.m–3)  A mật độ lượng trao đổi (J.m–3)  0 độ từ thẩm chân không  MS độ từ hố bão hồ (A.m-1) Một vật liệu sắt từ cấu tạo hệ hạt, hạt tương tác liên kết với Giả sử ta giảm dần kích thước hạt lượng dị hướng (có xu hướng hướng véc tơ từ độ theo trục từ hóa dễ) KV (K số dị hướng, V thể tích mẫu) giảm dần, đến lúc KV