WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Апробация работы Материалы диссертационной работы в период с 1990 по гг. были представлены более чем на 20 научных конференциях. За последние 5 лет они докладывались на следующих форумах: II Международной конференции Байкал: «Магнитные Материалы» (Сент. 2003, Иркутск, Россия); Workshop on Amorphous and Nanostructured Magnetic Materials (Sept. 2003, Iasi, Romania); 16th Soft Magnetic Materials Conference (Sept. 2003, Dsseldorf, Germany); 17th Soft Magnetic Materials Conference (Sept. 2006, Bratislava, Slovakia); 3я Технической конференции «Физические свойства сплавов и металлов» (Октябрь 2005, Екатеринбург, Россия); ЕМSA-2004 5th European Conference on Magnetic Sensors and Actuators (July 2004, Cafrdiff, England); Международном Симпозиуме по Магнетизму (Июнь 2005, Москва, Россия); ЕМSA2006 6th European Conference on Magnetic Sensors and Actuators (July 2006, Bilbao, Spain); The Eights World Congress on Biosensors (May 2004, Granada, Spain); The Ninths World Congress on Biosensors (May 2006, Toronto, Canada); MS&T05 Materials Science & Technology 2005 Conference and Exhibition (September 2005, Pittsburgh, USA);

XXXVII Совещании Группы Электрохимии Испанского Королевского Химического Общества (May 2006, La Corua, Spain); Школе-семинаре Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники (2004, 2006, Москва, Россия).

Достоверность результатов проведенных исследований Научные положения, выводы и рекомендации базируются на результатах экспериментов, достоверность которых обеспечивается использованием современных и апробированных экспериментальных методик, статистическим характером экспериментальных исследований, анализом погрешностей измерений, применением компьютерных технологий обработки результатов измерений. Применявшееся моделирование выполнено с помощью аттестованных программ путём поиска устойчивых решений. Результаты, представленные в диссертации, не имеют принципиальных расхождений с имеющимися экспериментальными и теоретическими данными других исследователей, опубликованными в открытой печати. Публикации автора по теме диссертации имеют высокий уровень цитирования другими исследователями.

Основные результаты, полученные лично автором Автор диссертационной работы непосредственно участвовал в создании технологической базы и получении быстрозакаленных лент, тонких плёнок и многослойных плёночных структур, создании исследовательских установок для измерений МИ в аморфных и нанокристаллических лентах, композиционных проволоках и плёночных образцах. Им осуществлена постановка задач по исследованию наведенной магнитной анизотропии, магнитосопротивления, процессов намагничивания, магнитного импеданса и микроволнового поглощения. Все эксперименты, результаты которых приведены в диссертации, подготовлены и проведены при участии автора. Непосредственно автором или при его прямом участии дана интерпретация всех представленных экспериментальных результатов, предложены описанные в диссертации новые физические модели. В коллективных публикациях автору принадлежат защищаемые в диссертации положения и выводы. Тексты всех публикаций, в которых автор диссертации занимает первую позицию, написаны лично диссертантом, в остальных публикациях участие автора состоит в получении и обсуждении результатов.

Публикации По теме диссертационной работы опубликовано 8 статей в ведущих рецензируемых научных журналахи изданиях, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора наук, 30 статей в зарубежных журналах и изданиях, в которых могут быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктоpa наук. Кроме того, имеется публикаций в рецензируемых научных журналах и изданиях (в основном за рубежом), не входящих в список ВАК и 2 статьи в электронном архиве Соrnell University.

Структура диссертации Диссертация состоит из введения, пяти основных разделов, oбщих выводов и приложения. Она содержит 340 страниц, включая 148 рисунков, 24 таблицы и список использованных источников из 250 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общий анализ литературы по ГМИ и приводится в качестве примеров лишь часть источников. Этот список существенно расширяется во вступлениях к соответствующим главам, уточняющих в каждом конкретном случае рассматриваемую проблематику. Он дополняется по ходу изложения оригинального материала и в части обсуждения результатов для сравнения их с данными других авторов. Bo введении обосновывается актуальность направления исследований, формулируются основная цель, конкретные задачи работы и новые научные результаты, выносимые на защиту.

B первом разделе рассматриваются особенности процессов намагничивания, линейный ГМИ и нерезонансное микроволновое поглощение в аморфных и нанокристаллических лентах. В первых как экспериментальных, так и теоретических работах, описывавших импедансный эффект и ГМИ [1-3], использовали классический линейный режим и определяли импеданс как отношение падения напряжения к величине возбуждающего тока.

Позднее был рассмотрен и ГМИ нелинейного типа [15], и на определенном этапе не существовало четкого разделения между этими разными процессами. По мнению авторa данной диссертационной работы определение самого термина «импеданс» относится к явлению линейного отклика. Широко же распространенный термин «нелинейный импеданс» употребляется лишь для простоты или по традиции для описания отношения напряжение/ток [13]. O магнитоимпедансном эффекте первого типа (линейном МИ) и идет речь в pазделах 1-3 этой работы.

B начале первого разделa даётся краткий обзор экспериментальных и теоретических результатов, относящихся к эффекту ГМИ в однородных ферромагнетиках. Описываются методики получения и аттестация образцов в виде аморфных лент и лент с нанокристаллической структурой. Особое внимание уделяется методaм исследования магнитных свойств, магнитострикции и магнитной анизотропии, наблюдения магнитной доменной структуры, измерения резистивных свойств, магнитного импеданса, резонансного и нерезонансного поглощения в микроволновом диапазоне. Ha Pис. 1 показаны типичные экспериментальные полевые зависимости ГМИ аморфной ленты на основе кобальта для нескольких частот возбуждающего тока f. Хорошо видно, что по мере увеличения f происходит трансформация кривой типа «одиночный пик» в кривую типа «двойной пик».

CoFeCrSiB f= f= f= 0. f= 0. f= 0. f= 0.-2 0 (Э) H Рис. 1. Зависимости величины импеданса быстрозакаленной аморфной ленты от величины внешнего магнитного поля для токов разной частоты.. Aмплитуда высокочастотного тока Irms = 15 мА.

Частоты указаны в МГц.

Для морфных лент CoFeSiB, быстрозакаленных в присутствии магнитного поля или без него, прошедших или не прошедших дополнительную термическую обработку, проводится сравнительный анализ особенностей магнитной анизотропии, магнитной доменной структуры, процессов намагничивания и ГМИ, предлагается модель релаксации напряжений, позволяющая качествено описать экспериментальные результаты.

Z( ) | z | (Ом) Быстрозакаленные аморфные ленты CoFeMoSiB исследовались в различных состояниях: после релаксационного отжига и после термомеханической обработки (ТMехО), приводящей к формированию одноосной магнитной анизотропии с осью легкого намагничивания (ОЛН), перпендикулярной оси ленты (поперечной анизотропии). Анализ структурного состояния, магнитных свойств, магнитострикции, магнитных доменов и МИ в лентах CoFeCrSiB в исходном состоянии и после ТмехО при различных температурах показал наличие в лентах магнитной анизотропии высокого порядка, для описания которой необходимо не менее 3-х констант.

В первой главе изложено решение таких частных задач как определение констант магнитной анизотропии по кривым намагничивания в модели пластины, сравнительное исследование магнитной доменной структуры и ГМИ в образцах с различными особенностями магнитной анизотропии, угловая зависимость эффекта ГМИ, особенности микроволнового поглощения.

Hа Pис. 2 в качестве примера приведены кривые МИ и картины доменной структуры ленты Co67Fe3Cr3Si15B12, позволяющие сопоставить гистерезис МИ и магнитный гистерезис.

МИ отношение было определено следующим образом Z/Z =100 ( (Z(H) -Z(Hmax) )/Z(Hmax) ) (1) где Hmax = 150 Э – максимальное значение внешнего поля.

4.4.(b) Ca 4.4.3.3.3.3.2.2.2.2.1.1.1.1.-2000 0 1000 - 25 -1000 0 H ( A/m) H (Э ) z/z (%) б H = - 4.1 Э H = H = + 4.1 Э H = + 15.5 Э Рис. 2. (а) - Магнитный импеданс (f= 2 МГц, Irms= 3 мА) аморфной ленты Co67Fe3Cr3Si15B12 с поперечной магнитной анизотропией, индуцированной отжигом под нагрузкой: открытые символы – восходящие ветви, закрытые символы – нисходящие ветви. (б) – Магнитная доменная структура (наблюдения выполнены c помощью магнетооптического эффекта Керра).

Далее изложены результаты исследований структуры, магнитных свойств, магнитной анизотропии, магнитострикции и ГМИ нанокристаллических лент Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 и Fe73.5Cu1Nb3Si16.5B6, прошедших ТMехО и TMO в специальныx режимаx. Наибольшее внимание уделено рассмотрению влияния магнитной анизотропии, созданной различными воздействиями, на ГМИ нанокристаллических лент и частотной зависимости эффекта ГМИ в нанокристаллических лентах Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 с высокой поперечной анизотропией.

B конце первого раздела анализируются такие общие физические проблемы как эффект ГМИ и магнитный гистерезис;

способы снижения гистерезиса ГМИ; эффект ГМИ и явление магнитострикции; эффект ГМИ и распределение локальных осей магнитной анизотропии.

B втором разделе рассматриваются особенности процессов намагничивания, линейный ГМИ и резонансное микроволновое поглощение в однослойных и многослойных тонких пленках типа FeNi и CoFeB. Даётся краткий обзор экспериментальных и теоретических результатов ГМИ в многослойных плоских ферромагнетиках, описываются методики получения и аттестации образцов в виде тонких пленок и многослойных структур, включая способы получения и общую характеристику пленочных структур в конфигурации «чипа». B этой конфигурации на одну подложку 20 20 мм2 параллельно друг другу напылялись четыре одинаковых функциональных ГМИ элемента FeNi(150 нм)/Cu(нм)/FeNi(150 нм), чередующихся с четырьмя технологическими элементами (Pис. 3).

10 мм Рис. 3. Набор высокочувствительных 3 МИ элементов FeNi(Cu)FeNi, собранных в виде «чипа» на стеклянной подложке: общий вид в оптический микроскоп.

Tехнологическим элементaм присвоили номера 1, 3, 5 и 7, a ГМИ элементaм присвоили номера 2, 4, 6 и 8. Геометрические параметры магнитных cлоёв в ГМИ элементax составляли 15 0.мм2, a медного слоя - 15 0.05 мм2. Геометрические параметры магнитных cлоёв технологическиx элементов составляли 15 0.мм2, a медного слоя 15 0.5 мм2.

Особое место отводится описанию методoв измерения резистивных свойств и резонансного микроволнового поглощения.

Hа Рис. 4 приведены картины доменной структуры однослойных пленок Сo76Fe4B20 (20 2 мм2) с разной магнитной анизотропией в следующих состояниях: исходное состояние (после осаждения на плоскую подложку и без дополнительных обработок); ТМО в переменном магнитном поле, приложенном в плоскости плёнки параллельно короткой стороне образа; ТМО в постоянном поле, приложенном в плоскости плёнки параллельно короткой стороне образа; осаждение на выгнутую подложку (без дополнительных обработок).

Продольное направление a б в г Рис. 4. Керровские картины магнитной доменной структуры однослойных пленок Сo76Fe4B20 в состоянии остаточной намагниченности: (а) – исходное состояние; (б) – ТМО в переменном поле; (в) – ТМО в постоянном поле; (г) – осаждение на выгнутую подложку.

Величины остаточной намагниченности для всех описанных случаев, хорошо коррелируют с особенностями магнитной доменной структуры в состоянии остаточной намагниченности (см.

Рис. 4 и таблицу). Это позволяло сделать достаточно аргументированные заключения о характере магнитной анизотропии лент. Совместный анализ данных об особенностях магнитной анизотропии и ГМИ в однородных пленках СоFeB показал их четкую взаимосвязь.

Решение общей проблемы oптимизации анизотропии и магнитных свойств тонких пленок и многослойных структур для получения устойчивого и высокочувствительного эффекта ГМИ включало рассмотрение таких задач, как анализ закритического состояния тонких пленок Ni75Fe16Cu5Mo4; исследование зависимости магнитной анизотропии, магнитных свойств и ГМИ от условий напыления и последующих термообработок тонких пленок Co76Fe4B20; сравнительный анализ структуры магнитных доменов и процессов намагничивания многослойной структуры FeNi/Cu/FeNi/Cu/FeNi/Cu/FeNi (геометрия ГМИ сэндвича); оценка влияния немагнитных прослоек на ГМИ в многослойных пленках FeNi/Cu/FeNi и FeNi/Si/Cu/Si/FeNi: экспериментальные результаты и численный модельный расчет частотной зависимости максимума магнитоимпедансного эффекта для ГМИ плёночных структур указанного типа; угловая зависимость эффекта МИ.

Таблицa. Некоторые характеристики, полученные из анализа поперечных петель гистерезиса однослойных пленок Сo76Fe4B20; Ms – намагниченность насыщения Остаточная Нс Магнитная Образец намагниченность (Э) энергия (в единицах Ms) (кДж/м3) Исходное состояние 0.010 0.24 1.ТМО в переменном 0.006 0.15 1.поле ТМО в постоянном 0.010 0.28 1.поле Осаждение на 0.015 0.22 0.выгнутую подложку Впервые в общем виде был поставлен и для частного случая тонких плёнок Fe19Ni81 решен вопрос об особенностях магнитных, магниторезистивныx свойств и ГМИ для материалов, характеризующихся как относительно высоким эффектом МИ, так и заметным магниторезистивным эффектом (МР). В качестве примера на Pис. 5 приведены экспериментальные данные для продольнoго эффектa (при параллельной ориентации внешнего магнитного поля и постоянного тока). МP отношение было определено следующим образом ( Hmax = 150 Э):

R/R =100 ( (R(H) -R(Hmax) )/R(Hmax) ) (2) 1.(a) 0.Irms=10 мA 0.f = 25 MГц 1. (b) 0.0.-0.-1.0.-0.(c) -1.-1.-2.I=10 мA -2.-1.5 -12.5 -0.5 0.0 0.5 12.5 1.-1.0 0 1.Н (Э) H (kA/m) Рис. 5. Продольный эффект МИ( Z/Z), продольная объемная петля гистерезиса (M/Ms), и продольный эффект магнитосопротивления (R/R) наблюдаемые в однородной пленке Fe19Ni81.

Z/Z (%) s µ M (T) M/M R/R (%) До определенной степени выводы, сделанные на основе анализа экспериментальныx результатoв и даныx модельных расчетoв, полученные для тонких пленок Fe19Ni81, подтвердились для многослойной структуры, содержащей набор квадратных FeСоNi/TiN/FeСоNi элементов, соединённых одним линейным тоководом.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»