Hiệu ứng từ tổng trở khổng lồ GMI là sự thay đổi tổng trở cao tần Z của băng từ dưới tỏc động của từ trường ngoài một chiều đặt vào. Bản chất của hiệu ứng GMI được giải thớch theo lý thuyết điện động lực học cổ điển mà nguyờn nhõn sõu xa gõy ra sự thay đổi tổng trở của vật dẫn là sự thay đổi độ từ thẩm hiệu dụng àeff
của vật liệu từ mềm do quỏ trỡnh từ hoỏ vật liệu bởi từ trường ngoài.Từ đú ta thấy tổng trở Z phụ thuộc vào độ từ thẩm hiệu dụng theo phương ngang của băng từ t, tức là phụ thuộc vào tớnh chất từ mềm của vật liệu. Việc thay đổi hàm lượng Nb sẽ
Hỡnh 3.19 Khảo sỏt hiệu ứng GMI (tần số 4 MHz) của cỏc mẫu chưa ủ.
Hỡnh 3.20 Khảo sỏt hiệu ứng GMI (tần số 6 MHz) của cỏc mẫu chưa ủ.
Hỡnh 3.21 Khảo sỏt hiệu ứng GMI (tần số 10 MHz) của cỏc mẫu chưa ủ.
Hỡnh 3.22 So sỏnh tỷ số GMI cực đại theo hàm lượng Nb với cỏc mẫu chưa ủ.
dẫn đến thay đổi tớnh chất từ, do đú thay đổi tổng trở cũng như ảnh hưởng đến hiệu ứng GMI ở vật liệu. Kết quả nghiờn cứu hiệu ứng GMI với mẫu chưa ủ được biểu diễn trờn hỡnh 3.19 đến 3.22; với mẫu ủ ở 540oC trong 15 phỳt biểu diễn trờn hỡnh 3.23, 3.24
Hỡnh 3.22, 3.24 cho thấy, tỷ số GMIrmax đạt giỏ trị lớn nhất đều tương ứng với mẫu cú hàm lượng Nb là 3%, ở cả mẫu chưa ủ cũng như đó ủ nhiệt, hơn nữa giỏ trị lớn nhất được lặp lại ở cả 3 tần số đo. Kết quả này hoàn toàn phự hợp với kết quả thu được ở phần khảo sỏt tớnh chất từ, ứng với mẫu cú hàm lượng 3% Nb cũng cho tớnh chất từ tốt nhất.
3.3.2. Nghiờn cứu ảnh hưởng của chế độ ủ nhiệt đến đến tỷ số GMIr của hợp kim Fe76,5-xCu1NbxSi13,5B9
Như ta đó biết, khi xử lý nhiệt ở cỏc chế độ khỏc nhau dẫn đến kớch thước hạt khỏc nhau, và do đú ảnh hưởng trực tiếp đến tớnh chất từ mềm của vật liệu. Do đú, dự đoỏn được hiệu ứng GMI sẽ bị ảnh hưởng bởi chế độ xử lý nhiệt.
Kết quả khảo sỏt hiệu ứng GMI của mẫu N3 được ủ trong 15 phỳt, nhiệt độ ủ mẫu thay đổi từ 530 0C đến 560 0C được biểu diễn trờn hỡnh 3.25 và 3.26. Kết quả cho thấy mẫu ủ ở nhiệt độ 5400C cho tỷ số GMIrmax cao nhất. Kết quả khảo sỏt theo thời gian ủ, đối với mẫu N3 ủ ở nhiệt độ 5400C thời gian ủ nhiệt thay đổi từ 5 phỳt đến 20 phỳt được biểu diễn trờn hỡnh 3.27 và 3.28. Kết quả cho thấy, mẫu ủ trong
Hỡnh 3.23 Khảo sỏt hiệu ứng GMI (tần số 6
MHz) của mẫu N3 ủ 5400C.
Hỡnh 3.24 So sỏnh tỷ số GMI cực đại
khoảng thời gian 15 phỳt cho tỷ số GMIrmax cao nhất. Kết quả này cũng phự hợp với kết quả khảo sỏt từ, mẫu N3 khi ủ nhiệt ở 5400C trong 15 phỳt vật liệu sẽ cho tớnh từ
mềm tốt nhất.
Kết quả khảo sỏt GMI cho thấy mẫu N3 ứng với thành phần Nb là 3% ủ ở 5400C trong 15 phỳt cho tỷ số GMIrmax cao nhất. Tương ứng với kết quả thu được ở phần khảo sỏt từ. Điều này khẳng định sự phụ thuộc của tổng trở cũng như hiệu ứng GMI vào từ thẩm à hay vào tớnh chất từ mềm của vật liệu.
KẾT LUẬN
Đó nghiờn cứu tổng quan về hiệu ứng tổng trở cao tần và tổng trở khổng lồ GMI trong dõy dẫn từ tớnh. Đó làm rừ mối liờn hệ hiệu ứng GMI và cấu trỳc đụmen của dõy dẫn từ tớnh vụ định hỡnh(VĐH) cú hỡnh dạng khỏc nhau.
Nắm vững cụng nghệ nguội nhanh từ thể lỏng, cấu trỳc của chất rắn VĐH
Hỡnh 3.27 Khảo sỏt hiệu ứng GMI (tần số
6 MHz) của mẫu N3 ủ 5400C.
Hỡnh 3.28 Tỷ số GMI cực đại theo thời gian ủ mẫu (nhiệt độ ủ: 5400C).
Hỡnh 3.25 Khảo sỏt hiệu ứng GMI (tần số
6 MHz, 15 phỳt) theo nhiệt độ ủ mẫu N3.
Hỡnh 3.26 Tỷ số GMI cực đại theo
và vật liệu từ mềm cú cấu trỳc VĐH. Tỡm hiểu về vật liệu từ cú cấu trỳc nano và
thực hiện kỹ thuật ủ tỏi kết tinh cỏc mẫu cú thành phần Fe76,5-xCu1NbxSi13,5B(x =
0 -7) để nhận được vật liệu finemet cú kớch thước nano met. Trong đú xỏc định được ảnh hưởng cỏc thụng số như nhiệt độ, thời gian ủ đến quỏ trỡnh kết tinh và hỡnh thành cấu trỳc nano trong hệ finemet.
Đó nghiờn cứu ảnh hưởng của hàm lượng Nb lờn nhiệt độ chuyển pha VĐH-nano tinh thể (G Cry) trong cỏc mẫu finemet. Kết quả cho thấy nhiệt độ chuyển pha G -Fe tăng theo hàm lượng Nb. Vỡ vậy bằng cỏch thay đổi thành phần Nb cú thể điều chỉnh nhiệt độ kết tinh cho phự hợp với điều kiện cụng nghệ.
Đó nghiờn cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến tớnh chất từ của tất cả cỏc mẫu nghiờn cứu. Kết quả cho thấy mẫu với thành phần Nb bằng 3%
nguyờn tử ủ nhiệt ở 540oC trong 15 phỳt cho tớnh từ mềm tốt nhất, điều cần để
nhận được hiệu ứng GMI cao.
Đó nghiờn cứu ảnh hưởng của việc thay đổi hàm lượng Nb và chế độ xử lý nhiệt đến hiệu ứng GMI của hệ mẫu Finemet, kết quả thu được cho thấy, mẫu cú
hàm lượng Nb là 3% nguyờn tử được ủ ở nhiệt độ 540oC trong 15 phỳt cho tỷ số
GMI lớn nhất. Giỏ trị lớn nhất đạt được là 220% đo ở tần số 6MHz ở nhiệt độ phũng.
DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Bựi Xuõn Chiến (2009), Vật liệu từ cấu trỳc nanụ dạng hạt cú hiệu ứng từ điện
trở khổng lồ (GMR) chế tạo bằng cụng nghệ nguội nhanh, Luận ỏn Tiến sĩ Vật
lý, Trường Đại học Bỏch khoa Hà Nội, Hà Nội.
[2] Nguyễn Đồng Dũng (1996), Cấu trỳc tế vi và tớnh chất từ của vật liệu nanụ tinh
[3] Mai Xuõn Dương (2000), Nghiờn cứu cấu trỳc và tớnh chất từ của một số vật
liệu từ vụ định hỡnh và nanụmột, Luận ỏn Tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Bỏch
khoa Hà Nội, Hà Nội.
[4] Nguyễn Hoàng Nghị (1992), Vật liệu vụ định hỡnh và kim loại vụ định hỡnh, Giỏo trỡnh giảng dạy tại viện Vật Lý Kĩ Thuật, Đại học bỏch khoa Hà Nội, Hà Nội 1992.
[5] Nguyễn Hoàng Nghị (2003), Cỏc phương phỏp thực nghiệm phõn tớch cấu trỳc, NXB Giỏo dục, Hà Nội.
[6] Nguyễn Hữu Tỡnh (2012), Nghiờn cứu tớnh chất từ và hiệu ứng GMI trong vật
liệu từ vụ định hỡnh, nano tinh thể và ứng dụng làm cảm biến dũng điện, Luận
ỏn Tiến sĩ Vật lý, Trường Đại học Bỏch khoa Hà Nội, Hà Nội.
Tiếng Anh
[7] J. Bigot, N. Lecaude, J.C. Perron, C. Milan, C. Ramiarijaona and J.F. Rialland (1994) Influence of annealing conditions on nanocrystallization and magnetic properties in Fe73,5Cu1Nb3Si13,5B9 alloy. J MMM, 133, pp. 299-302.
[8] G. Chen, X.L. Yang, L. Zeng, J.X. Yang, F.F. Gong, D.P. Yang, Z.C. Wang (2000) Enhanced GMI effect in a Co70Fe5Si15B10 ribbon due to Cu and Nb
substitution for B. J. Appl. Phys, pp. 5263-5265.
[9] H.S. Chen and K.A. Jackson (1981) Metallic Glasses, Treatise on Materials
Science and technology. Vol. 20, pp. 251.
[10] L.D. Landau and E.M.Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media (Pergamon, Oxford, 1975), p. 195.
[11] E. P. Harrison, G. L. Turney, H. Rowe, and H. Gollop, Proc. R. Soc. Edinburgh 157, 651 (1937).
[12] P. T. Squire, J. Magn. Magn. Mater. 87, 299 (1990); 140-144, 1829 (1995). [13] P. Duhaj, I. Maiko, P. Svec, D. Janickovic (1995) Structural characterization of
the Finemet type alloys. Journal of Nou-Crystalline Solids, pp. 561-564.
[14] J.J. Freijo, A. Hernando, M. Vazquez, A. Mendez, V.R. Ramanan (1999)
Exchange biasing in ferromagnetic amorphous wires: A controllable
micromagnetic configuration. Appl. Phys. Lett., 74, pp. 1305-1307.
[15] K.L. Garcı́a, J.M. Garcı́a-Beneytez, R. Valenzuela, A. Zhukov, J. Gonzỏlez, M. Vỏzquez (2011) Effects of torsion on the magnetoimpedance response of
CoFeBSi amorphous wires. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, pp.
[16] K.L. Garcı́a, R. Valenzuela (2011) Correlation between magnetization processes and giant magnetoimpedance response in CoFeBSi amorphous
CoFeBSi wires. Journal of Non-Crystalline Solids, 287, pp. 313-317.
[17] G. Herzer (1990) Grain size dependence of coercivity and permeability in
nanocrysttalline ferromagnets. IEEE Trans. Magn., pp. 1397-1402.
[18] G. Herzer (1991) Magnetism and microstructure of nanocrystalline Fe-base
alloys. Int. Symp. on 3d Transition-Semi Metal Thin Films, Proc., pp. 130.
[19] G. Herzer (1993) Nanocrystalline Soft Magnetic Materials. EPS 13th General Conference, Physica scripta, Vol.T49, pp. 307-314.
[20] Z. Jing, Y.H. Kai, C. Ki-Zhi, J.F. Yu (1996) Influence of the elements Si/B on the structure and magnetic properties of nanocrystslline (Fe,Cu,Nb)77.5SixB22.5-x
alloys. J MMM, 153, pp. 315-319.
[21] B. Kaviraj, S.K. Ghatak (2006) Influence of microwave annealing on GMI response and magnetization of an amorphous Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9 ribbon. Solid State Co mmunications, 140, pp. 294-298.
[22] M. Knobel, M. Vazquez, L. Kraus (2003) Giant magnetoimpedance. Handbook of Magnetic Materials, Vol. 15, Elsevier Science B.V., Amsterdam, pp. 1–69 (Chapter 5).
[23] T. Kulik, A. Hernando (1996) Magnetic Properties of Fe76,5-xCu1NbxSi13,5B9
alloys nanocrystallized from amorphous state. J MMM, 160, pp. 269-270.
[24] L.V. Panina, K. Mohri, T. Uchiyama, M. Noda and K. Buchida (1995) Off- diagonal magnetoimpedance in NiFe-Au-NiFe layered film and its application
to linear magnetic cảm biếnrs. IEEE Trans. Magn., 34, pp. 1249-1260.
[25] K. Mohri, T. Kohsawa, K. Kawashima, H. Yoshida, L.V. Panina (1992) A
method to generate high-frequency magnetic field for GMI effects. IEEE Trans.
Magn., 28, pp. 3150-3152.
[26] L.V. Panina, K. Mohri (1994) Influence of thermo-stress factor on magnetoimpedance of soft magnetic materialp. Appl. Phys. Lett., pp. 1189- 1191.
[27] R. Valenzuela, J. Gonzalez, E. Amano (1997) Current annealing and
magnetoimpedance in CoFeBSi amorphous ribbons. IEEE, pp. 3925-3927.
[28] M.D. Victor, G.M. H´ector, V.K. Galina (2008) Wide-angle magneto
impedance field cảm biếnr based on two crossed amorphous ribbons. Cảm
biếnrs and Actuators, A 142, pp. 496–502
[29] S.S. Yoon, C.G. Kim (2001) Effect of annealing temperature on permeability
and giant magnetoimpedance. Appl. Phys. Lett., 78, pp. 3280-3282.
[30] T. Zemcik and J. Ryba (1994) Influence of surface on the nanocrystalline