Vicấu trúc từ NdFeB trên đế Si đã tạo hình

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

3.4. Chế tạo vicấu trúc từ

3.4.2. Vicấu trúc từ NdFeB trên đế Si đã tạo hình

Trong phần này, vi cấu trúc từ NdFeB được tạo ra bằng cách lắng đọng lớp màng từ NdFeB bằng phương pháp phún xạ trực tiếp trên đế Si đã được tạo hình với các thông số thực nghiệm như đã trình bày trong phần 3.3. Đế Si có diện tích 1×1 cm2, gồm các cột hình trụ vuông, diện tích bề mặt và chiều cao mỗi cột lần lượt là 5050 µm2 và 100 µm. Khoảng cách giữa các cột là 50 µm. Vi cấu trúc từ thu được là tổ hợp các màng từ cứng NdFeB với chiều dày 5 µm, diện tích bề mặt mỗi màng từ 5050 µm2, HC ~ 15 kG hay 1,5 T và MR ~ 1114 emu/cm3 hay 1,4 T theo hướng vuông góc với mặt phẳng màng. Vi cấu trúc từ sau khi chế tạo được khảo sát tính chất từ bằng màng hiển thị quang từ và đầu dò Hall.

Hình 3.24 là ảnh bề mặt, mặt cắt của vi cấu trúc từ thực tế bao gồm các vi nam châm vuông NdFeB có kích thước bề mặt 5050 µm2, chiều dày 5 µm trên đế Si đã tạo hình và ảnh thể hiện từ trường định hướng vuông góc với mặt phẳng màng của mỗi vi nam châm bằng màng hiển thị quang từ. Các vi nam châm có kích thước, hình dạng và chiều dày đồng đều. Các ô vuông trong hình 3.24c cho thấy từ trường tại bề mặt các vi nam châm ổn định, rõ ràng và đồng dạng với hình dạng các vi nam châm và cấu hình của vi cấu trúc từ.

Để khảo sát từ trường và sự biến thiên từ trường do vi cấu trúc từ sinh ra, đầu dò Hall đã được sử dụng để đo từ trường do cấu trúc từ sinh ra trên bề mặt vi cấu trúc từ tại độ cao 10 µm dọc theo đường quét đi qua chính giữa các vi nam châm vuông (đường màu đen trong hình 3.24c, kí hiệu là d1), đường quét đi qua cạnh các vi nam châm vuông (đường màu xanh lam trong hình 3.24c, kí hiệu là d2) và đường quét đi qua chính giữa khe hở tạo bởi các vi nam châm vuông (đường màu đỏ trong hình 3.24c, kí hiệu là d3).

(a) (b) (c)

Hình 3. 24. Bề mặt của vi cấu trúc từ bao gồm các vi nam châm vuông NdFeB kích

thước 5050 µm2 được chế tạo trên đế Si đã tạo hình (a), hình ảnh mặt cắt của vi cấu trúc từ chụp bằng SEM (b) và ảnh hiển thị hướng từ hóa của các vi nam châm trong vi cấu trúc bằng màng hiển thị quang từ (c).

Các kết quả thu được trong hình 3.25 phù hợp với sự phân bố của từ trường xung quanh các vi nam châm vuông. Từ trường Bz thu được tại độ cao 10 µm đồng đều ở toàn bộ bề mặt vi nam châm, thay vì việc đạt giá trị lớn nhất ở cạnh các vi nam châm như khi ở các vị trí gần bề mặt vi cấu trúc từ hơn. Tất cả các vị trí dọc theo đường quét d3 đều cho giá trị âm phù hợp với sự kết hợp của các đường sức từ của các vi nam châm tại khe hở giữa các vi nam châm. Các kết quả thực nghiệm này cho thấy từ trường xung quanh bề mặt vi cấu trúc từ đã chế tạo được hoàn toàn tương đồng với các giá trị từ trường tính toán được tại các vị trí tương ứng xung quanh bề mặt vi cấu trúc từ mô phỏng trong phần 3.4.1. Cụ thể, tại độ cao cách bề mặt cấu trúc từ 10 µm và tại các vị trí chiếu vuông góc xuống các cạnh của các vi nam châm, cả

giá trị thực nghiệm và giá trị tính toán đều cho giá trị của thành phần từ trường Bz đạt 88 mT, sự biến thiên của thành phần từ trường Bz theo z đạt 2,8104 T/m.

(a) (b)

(c)

Hình 3. 25. Đồ thị biểu diễn Bz (a), dBz/dy (b) và dBz/dz (c) tại độ cao 10 µm trên bề mặt vi cấu trúc từ NdFeB trên đế Si đã tạo hình dọc theo các đường quét.