Магнитные свойства и гигантский магнитный импеданс неоднородных планарных структур на основе 3d-металлов

• Автор: Волчков, Станислав Олегович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 233 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ГИГАНТСКИЙ МАГНИТНЫЙ ИМПЕДАНС ПЛАНАРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕМ-МЕТАЛЛОВ (ОБЗОРЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Комплексное сопротивление пассивного двухполюсника

1.2. Магнитный импеданс

1.3. Импеданс и скин-эффект

1.4. Феноменология ГМИ

1.4.1. Область малых частот (1-10 КГц)

1.4.2. Область средних частот (10 КГц - 100 МГц)

1.4.3. Область сверхвысоких частот (свыше 100 МГц)

1.5. Теория ГМИ
1.5.1. Уравнения Максвелла
1.5.2. Уравнение Ландау-Лившица
1.5.3. Описание теоретических моделей
1.6. Методики получения МИ материалов планарной геометрии
1.6.1. Аморфные металлические ленты
1.6.2. Нанокрнсталлические магнитные сплавы
1.6.3. Магнитные тонкие пленки
1.7. Физико-химические особенности планарных структур с высоким эффектом ГМИ (состав, геометрия, структура, магнитная анизотропия)
1.7.1. Влияние размеров образца и особенностей поверхности образца на эффект ГМИ
1.7.2. Влияние химического состава образца на эффект ГМИ (быстрозакалеиные ленты на основе кобальта и на основе железа; магнитные тонкие пленкн и многослойные пленочные структуры)
1.7.3. Способы управления особенностями эффективной магнитной анизотропии
1.8. Методики измерения магнитного импеданса планарных структур
1.8.1. Метод прямого измерения магнитного импеданса
1.8.2. Метод моста Уитсона
1.8.3. Метод с использованием генератора Колпиттса
1.8.4. Метод фазового детектирования
1.8.5. Минимизация индуктивности измерительной системы
1.8.6. Влияние параметров измерения на эффект ГМИ (влияние параметров зондирующего тока, особенностей магнитного поля, влияние температуры измерений)
1.9. Примеры технологических приложении ГМИ-эффекта для детектирования слабых магнитных полей с различной степенью неоднородности
1.10. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, ОБРАЗЦЫ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ
2.1. Быстрозакаленные аморфные и нанокристалличсские ленты (получение и описание образцов)
2.2. Пленочные структуры (получение и описание образцов)
2.3. Модельные объекты для детектирования полей рассеяния (получение и описание образцов)
2.4. Методики исследования состава, структуры и геометрических характеристик
2.4.1. Оптическая микроскопия
2.4.2. Рентгеноструктурный анализ
2.4.3. Механический контактный метод измерения толщины тонких пленок и высоты ступеней на поверхности с нанометрическим разрешением
2.5. Методики исследования магнитных свойств и магнитной анизотропии
2.5.1. Индукционный метод
2.5.2. Метод вибрационной магнето.метрии
2.5.3. Магнитооптический эффект Керра
2.6. Методы исследования магнитной доменной структуры
2.7. Методики измерения электрических свойств и МИ
2.7.1. Измерение электросопротивления
2.7.2. Измерение магнитного импеданса
ГЛАВА 3. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА, ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ И ГИГАНТСКИЙ МАГНИТНЫЙ ИМПЕДАНС КОМПОЗИЦИОННО ОДНОРОДНЫХ МАССИВНЫХ ПЛАНАРНЫХ СТРУКТУР с ВЫСОКОЙ СТЕПЕНЬЮ МАГНИТНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ (на примере быстрозакаленных лент)
3.1. Исследование влияния малой пластической деформации на магнитные свойства, наведенную магнитную анизотропию и гигантский магнитный импеданс аморфных лент сплава Fe3Co67Cr3Si15BI2
3.2. Исследование магнитных свойств, наведенной магнитной анизотропии и гигантского магнитного импеданса аморфных лент сплава Fe2.sCo6.(.jCr3Sii5Bi5, не подверженных дополнительным термическим воздействиям
3.3. Исследование магнитных свойств, наведенной магнитной анизотропии и гигантского магнитного импеданса быстрозакаленных лент сплава Co(l6FejSi1,,B]2Mo2, подверженных дополнительным термическим воздействиям для частичной нанокрнсталлизации
3.4. Исследование магнитных свойств и гигантского магнитного импеданса нанокрнсталлнческих лент сплава Feyj.sSiuBoNbjCui с различными особенностями магнитной анизотропии, наведенной термомагннтными обработками
3.5. Сравнительный анализ некоторых особенностей гигантского магнитонмпедансного эффекта в аморфных лентах сплавов Fc4C067M01.5Sii6.5Bn, Fe3Co67Cr3Sii5Bi2, Fe2.5C064.5Cr3Si.5Bu и нанокрнсталлнческих лентах Co66Fe4Sii6B12Mo2 и Fe73.5Sii6.5B6Nb3Cui с определенными особенностями эффективной магнитной анизотропии
ГЛАВА 4. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА, ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ И ГИГАНТСКИЙ МАГНИТНЫЙ ИМПЕДАНС ПЛЕНО ЧНЫХ ПЛАНАРНЫХ СТРУКТУР (на примере однослойных и многослойных структур на основе пермаллоя)
4.1. Исследование особенностей наведенной магнитной анизотропии и гигантского магнитного импеданса пленочных структур на основе пленок FeNi с малым отношением геометрических параметров «ширина немагнитного слоя/общая ширина» чувствительного элемента
4.2. Исследование особенностей наведенной магнитной анизотропии, магнитной доменной структуры и гигантского магнитного импеданса пленочных структур на основе пленок FeNi с большим отношением геометрических параметров «ширина немагнитного слоя/общая ширина» чувствительного элемента
4.3. Исследование особенностей наведенной магнитной анизотропии и гигантского магнитного импеданса пленочных структур на основе пленок FeNi с варьируемой толщиной магнитных слоев
Глава 5. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОНЕОДНОРОДНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ МАГНИТОИМПЕДАНСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
5.1. Обоснование выбора ферромагнитных модельных объектов для детектирования неоднородных полей рассеяния
5.2. Особенности детектирования неоднородных магнитных полей плоского модельного объекта при использовании чувствительного МИ- элемента в виде аморфной ленты
5.2.1 Модельные объекты с малым отношением «ширина/длина»

5.2.2. Модельные объекты с большим отношением «длина/ширина»
5.3. Сравнительный анализ особенностей детектирования неоднородных магнитных полей плоского модельного объекта при использовании чувствительных ГМИ-элементов в виде аморфной ленты и пленочного элемента
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТО ЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

1,8.2. Метод моста Уитсона
На рис. 1.5 представлена структурная схема установки на основе моста
Уитсона. Принцип его работы заключается в достижении сбалансированности переменного сопротивления Я и переменной емкости С или индуктивности Ь. Сбалансированность моста контролируется детектором, который может быть выполнен в виде комбинированного усилителя и измерительного прибора (осциллографа, вольтметра). Параметры Я и С или Ь должны уравновешиваться одновременно, что для моста простейшей формы означает успешное регулирование с последовательным приближением переменного сигнала к минимуму. Данная методика позволяет реализовать разделенное измерение активной и реактивной составляющей, но процесс уравновешивания занимает длительное время.
Рис. 1.5. Структурная схема моста Уитсона для измерения активного и реактивного сопротивления образіїа. Я1 и 112 - огрангтгшающее сопротивление, Я - переменное сопротивление, С- переменная емкость
1.8.3. Метод с использованием генератора Колпиттса
На рис. 1.6 представлена структурная схема измерения с
использованием генератора Колпиттса [117]. Принцип действия основан на измерении выходной частоты сигнала ЕоШ, равной частоте резонанса контура (1.8), образованного конденсаторами С1 и С2 и исследуемым образцом.