F_06_magn (Лекции (Ляхова)), страница 3

2015-11-17СтудИзба

Описание файла

Файл "F_06_magn" внутри архива находится в следующих папках: Лекции (Ляхова), Ляхова. Документ из архива "Лекции (Ляхова)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико химические основы электроники" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "физико химические основы электроники" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "F_06_magn"

Текст 3 страницы из документа "F_06_magn"

Но





Рис. Схема образования ЦМД.

При первом критическом значении магнитного поля Но = Нкрит1 антипараллельные домены сжимаются и переходят в цилиндрические (окружность обладает наименьшей длиной границы при наибольшей площади) - образуются ЦМД. При дальнейшем увеличении Но радиус d ЦМД уменьшается. При Но = Нкрит2 ЦМД исчезают (происходит коллапс).

Но

Нкрит2

Нкрит1


d

Рис.. Зависимость радиуса d ЦМД от магнитного поля Н о.

ЦМД (”магнитные пузырьки”) имеют устойчивое магнитное состояние при Нкрит1 < Но < Нкрит2 . ЦМД можно управлять: перемешать в плоскости кристалла, генерировать новые домены, уничтожать в анигиляторах.

Для считывания информации используется магниторезистивный эффект - изменение магнитного сопротивления Rm в зависимости от направления намагничивания. При прохождении ЦМД мимо датчика радиальная составляющая поля ЦМД поворачивает магнитное поле датчика. При этом изменяется сопротивление датчика и меняется сила тока. С уменьшением размера домена или кластера становится слабее магнитное поле ЦМД, усложняется позиционирование. Данные проблемы решаются использованием гигантского магниторезистивного эффекта в наноструктурах.

Магнитные нанокластеры увеличивают плотность размещения информации. Однако сохраняется необходимость поверхностей раздела доменов и кластеров. Эти поверхности полезны, так как осуществляют информационную и тепловую изоляцию, но увеличивают размер ячейки памяти.

Рис. Поверхность раздела между ячейками памяти. Ширина дорожки – 1 мкм.

Более эффективную тепловую изоляцию обеспечивает диэлектрик. Конструктивно это можно реализовать, используя молекулу ферритина или помещая ферромагнитные нанокластеры в пористую подложку.

Рис. Ферритин (темный в центре) в протеиновой оболочке. Диаметр 12 нм.

Одним из перспективных материалов является арсенид галлия, легированный марганцем Ga1-xMnxAs, в котором формируется ферромагнитное состояние. Для размещения атомов марганца в узлы решетки на поверхности кристаллов GaAs использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ). Это достигали за счет подачи импульса напряжения на иглу СТМ, расположенную вблизи адсорбированного на поверхности (и слабо связанного с ней) атома марганца. В результате атом марганца "выбивал" атом галлия из поверхностного слоя и занимал его место. Считывание производили также с помощью СТМ, но меньшей энергии.

Рис. Внедрение атомов марганца в кристалл GaAs иглой сканирующего туннельного микроскопа.

Исследователи фирмы IBM предложили для хранения одного бита информации использовать отдельный атом железа, помещённый на тонкую плёнку нитрида меди, он ведёт себя как самостоятельный магнит. Атом железа, взаимодействуя с окружающими его немагнитными атомами, вызывает явление магнитной анизотропии, то есть магнитный момент ориентируется в определённом направлении. Это предпочтительное направление можно использовать для хранения логических 0 или 1. Однако эксперименты проводились при температуре, близкой к абсолютному нулю. При успешном практическом завершении этих исследований объёмы информации, записываемые на жесткие диски, можно будет увеличить в тысячи раз.

Рис. Иллюстрация магнитных свойств атома железа и исследования их с помощью сканирующего туннельного микроскопа.

Магнитокалористический эффект.

Магнитное поле оказывает влияние на внутреннюю структуру материала. Постоянное поле, ориентируя магнитные моменты, упорядочивает и внутреннюю структуру. Это изменяет плотность вещества, давление, температуру, удельное электрическое сопротивление и геометрические размеры образца. Изменение температуры (или энтропии) магнитного материала при изменении напряженности магнитного поля, в котором он находится, называется магнитокалорическим эффектом (МКЭ). Изменение температуры магнитного материала происходит в результате перераспределения внутренней энергии магнитного вещества между системой магнитных моментов его атомов и кристаллической решеткой. Максимальной величины МКЭ достигает в магнитоупорядоченных материалах, таких как ферромагнетики, антиферромагнетики и т.п., при температурах магнитных фазовых переходов (температурах магнитного упорядочения - Кюри).

Магнитострикция.

Под действием магнитного поля в магнетиках домены переходят от хаотической ориентации к упорядоченной, что влечет за собой деформацию кристаллической решетки, изменение размеров образца - прямой эффект магнитострикции. При снятии магнитного поля первоначальная структура восстанавливается, т.к. она энергетически выгодна при существующей температуре.

Рис. Ориентирование доменов магнетиков в магнитном поле.

Коэффициент магнитострикции: ам = L / L, может быть положительным и отрицательным. Изменение для большинства материалов незначительно: порядка 0,003 %. Однако в 1961 г. у редкоземельных металлов тербия Tb, диспрозия Dy и некоторых их сплавов был открыт эффект гигантской магнитострикции, величина которого больше на два порядка: 0,5 % для сплава TbDyZn. Это позволило создать малоразмерные прецизионные магнитострикционные приводы.

Материал

Феррит

Сплав Ni

Сплав Pt - Fe

Сплав TbDyZn

Коэффициент aм

- 10-3

- 30 10-6

10-4

5 10-3

Рис. Принцип магнитострикции.

Магнитострикция используется для создания акустических вибраторов. В резонансных системах длиною L должно выполняться соотношение

L = / 2 = Vзв / 2 fраб ,

где Vзв - скорость звука в материале преобразователя, а fраб - рабочая частота, при которой максимально используется магнитострикционный эффект. По величине fраб подбираются размеры преобразователя. Наноструктуры позволяют создать высокочастотные акустические колебания.

Обратный магнитострикционный эффект имеет место при деформации сердечника, на который наложена обмотка токопровода. При этом меняются магнитные свойства материала сердечника и, следовательно, сила тока в проводе. Это используется для датчиков давления.

Эффект Холла.

Если в металлах и полупроводниках протекает ток в продольном направлении, то при внесении их в магнитное поле на поперечных гранях образца появляется ЭДС Холла Vx.

В отсутствие магнитного поля (В = 0) эквипотенциальные поверхности располагаются перпендикулярно направлению электрического поля. Разности потенциалов между гранями С и D нет. В магнитном поле на заряд, движущийся со скоростью Vдр действует сила Лоренца FL, отклоняющая его в поперечном направлении (по правилу “буравчика”): FL = q [ V B ].

Под действием силы FL основные носители заряда (и электроны и дырки) отклоняются в одну сторону. Грани С и D заряжаются противоположно: в

р- полупроводнике грань С - “-” , а грань D - “+”, а в

n- полупроводнике - наоборот, грань С - “+”, а грань D - “-”.

В результате разделения зарядов возникает электрическое поле Ех (холловское поле) с разностью потенциалов Vх .

Возникшее поле Ех действует на заряды с силой

FЕ = q Ex ,

направленной против силы FL . Накопление зарядов будет происходить до тех пор, пока не возникнет динамическое равновесие:

FЕ = FL , q Vдр B = q Ex .

После удаления магнитного поля исчезает сила Лоренца, а скопления зарядов рассасываются под действием электростатического поля.

Поскольку Ех = Vдр / d, а Vдр = j / ( q N ), где j - плотность тока, а N - концентрация носителей заряда то ЭДС Холла будет

Vх = j d B / ( q N ).

Эффекта Холла используется для:

- (j) измерения силы тока,

- (В) измерения напряженности магнитного поля в пределах, в которых сохраняется прямая пропорциональная зависимость, миниатюрными датчиками можно измерять пространственное распределение магнитного поля. Ввиду малой инерционности (малого времени релаксации) могут измеряться высокочастотные магнитные поля.

- (N) измерения концентрации носителей заряда, а также их знака по знаку ЭДС Холла,

- обнаружения ЦМД: при наличии ЦМД возникает ЭДС Холла определенного знака,

- охранной сигнализации,

- датчиков частоты вращения вала: на вал устанавливается зубчатое колесо между неподвижным магнитом и элементом Холла. Чем быстрее вращается вал, тем больше импульсов Vх .

Термомагнитный эффект Эттингсгаузена.

Эффекту Холла сопутствует термомагнитный эффект Эттингсгаузена: при пропускании тока через проводник, помещенный в поперечное магнитное поле возникает градиент температур в направлении, перпендикулярном магнитному полю и току. На грани D, куда поперечным магнитным полем отклоняются носители заряда, возникает их избыточная концентрация. Здесь столкновения с кристаллической решеткой происходят чаще, т.е. рекомбинация превалирует над генерацией свободных носителей заряда. Вблизи грани D выделяется тепло. На грани С генерация превалирует над рекомбинацией, поэтому эта грань охлаждается. Таким образом между гранями С и D имеется градиент температур. Для его поддержания необходим материал с малой теплопроводностью. Эффект Эттингсгаузена используется там же, где и эффект Пельтье: для охлаждения воздуха, термостатирования.

Магнитоуправляемые резисторы.

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5288
Авторов
на СтудИзбе
417
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее