Vật liệu từ điện trở GMR hệ hạt dạng băng mỏng được chế tạo bằng phương pháp nguội nhanh trên thiết bị làm nguội đơn trục tại Phòng thí nghiệm Vật liệu từ Vô định hình và nano tinh thể thuộc Viện Vật lý Kỹ thuật, trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Từ nguyên liệu ban đầu là các kim loại từ như: Co có độ sạch 99,0 % và các kim loại phi từ như: Cu,... có độ sạch 99,9 %. Hỗn hợp kim loại được nấu trong nồi thạch anh bằng lò cao tần trong môi trường không khí.
Hợp kim sau khi nấu phối liệu được cho vào vòi phun và được làm nóng chảy cảm ứng bằng dòng cao tần, rồi sau đó được phun trên mặt trống đồng có
bề rộng w với vận tốc trống đang quay VR. Hợp kim được làm nguội nhờ trống đồng đang quay tạo thành băng mỏng.
Một số yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến chiều dày băng và tính chất của vật liệu:
- Vận tốc quay của trống đồng (VR). - áp suất khí Ar (Pe).
- Khoảng cách từ miệng vòi phun đến mặt trống đồng (i).
- Góc nghiêng của vòi phun theo phương thẳng đứng ().
Các bước chi tiết chế tạo mẫu hợp kim dạng băng mỏng:
- Bước 1: Kim loại Cu dạng các hạt nhỏ, độ sạch 99,9 %, Co dạng các mẩu nhỏ cỡ 2- 5 mm, độ sạch 99,0 % được cân theo khối lượng xác định bằng cân điện tử (độ chính xác 0,0001gam).
- Bước 2: Hỗn hợp kim loại ban đầu được trộn và nấu phối trộn trong nồi nấu thạch anh bằng dòng cảm ứng cao tần.
- Bước 3: Hỗn hợp hợp kim sau khi nấu phối trộn có dạng khối rắn, được cắt thành các mẩu nhỏ.
- Bước 4: Các mẩu hợp kim nhỏ được đưa vào trong vòi phun bằng thạch anh với đường kính vòi phun 20 mm, chiều dài 250 mm, miệng vòi phun (0,5 mm x 6 mm). - Bước 5: Làm sạch trống đồng làm nguội bằng giấy giáp mịn và giấy sạch. - Bước 6: Lắp vòi phun vào gá đỡ, sao cho vòi phun nghiêng với phương thẳng
- Bước 7: Nạp khí Ar vào bình khí với áp suất đã định. Điều chỉnh tốc độ quay của trống đồng làm nguội, mở hệ thống nước làm mát vòng dây cảm ứng. - Bước 8: Mở máy phát cao tần cho dòng cảm ứng cao tần chạy quanh vòi phun, làm nóng chảy hợp kim trong vòi phun thạch anh. Khi hợp kim đã nóng chảy, tiến hành mở van khí Ar phun hợp kim lên bề mặt trống đồng đang quay, hợp kim nóng chảy được giàn mỏng trên bề mặt trống đồng văng ra duới dạng băng mỏng liên tục.
- Bước 9: Thu gom sản phẩm, đóng gói mẫu (băng vật liệu). 2.2.3 Kỹ thuật gia công mẫu
Các mẫu mới chế tạo thường ở dạng băng mỏng có bề rộng từ 5 mm đến 10 mm, dầy từ 20 m - 35 m với độ dài rất khác nhau, có thể lên tới vài chục mét tuỳ lượng hợp kim chuẩn bị ban đầu. Vì vậy để có mẫu phù hợp với yêu cầu nghiên cứu cấu trúc và xác định điện trở, thì từ các băng mỏng phải được gia công, cắt, làm sạch hết sức cẩn thẩn. Sau khi mẫu được gia công, đem ủ nhiệt với nhiệt độ và thời gian ủ khác nhau.