Магнитные свойства микропроводов с аморфной, нанокристаллической и гранулярной структурой, страница 5

При этом отжигв продольном поле и без поля поf=10МГц600ρ=0.98ρ=0.816ρ=0.789∆Z/Z, (%)400разномувлияетна∆Z/Zmax,ивHmзависимостимикропроводеCo67Fe3.85Ni1.45B11.5Si14.5Mo1.7:прикороткой продолжительности отжига в200поле, tотж, происходило уменьшениеотношения ГМИ, ∆Z/Zmax, (при отжиге0без поля05001000H (А/м)15002000наблюдался рост ∆Z/Zmax),которое с увеличением tотж сменялосьростом.Рис.15. Зависимость ∆Z/Z(Н), измеренная при f=10 МГц и I =0.75 мА в микропроводах Co67Fe3.85Ni1.45B11.5 Si14.5Mo1.7 сразличным отношением, ρ.Вдействительности,необходимоучитывать,чтокакмагнитная проницаемость, так и магнитоимпеданс имеют тензорный характер. На Рис.16апоказаназависимостьсигналасизмерительнойкатушки,Vout,соответствующегонедиагональной компоненте, ςϕz(H), измеренной, в микропроводе Co67Fe3.85Ni14.5B11.5 Si14.5Mo1.7 (λs ≈ 3 • 10-7) с различной геометрией: диаметром металлической жилы и полнымдиаметром микропровода 6,0/10,2; 7,0/11,0 и 8,2/13,7 мкм, соответственно.

Кривые Vout (H)имеют антисимметричную форму с близким к линейному росту Vout (H) в интервале полей от- Hm до Hm, а величина Hm связана с полем анизотропии.ВлияниеотжигаприпропусканиитокомнаVout(H)микропроводаCo67.1Fe3.8Ni1.4Si14.5B11.5Mo1.7 с околонулевой магнитострикцией с диаметрами 9.4/17.0 мкмпоказано на Рис.16б.Как видно, отжиг при интенсивности постоянного тока 50 мАуменьшает Hm с 480 А/м в исходном микропроводе до 240 A/m, после отжига в течение 5минут.В микропроводе Co74B13Si11C2 в исходном состоянии с отрицательной константоймагнитострикции (λs ≈ -1 • 10-6) с диаметрами 10.0/16.2 мкм зависимость Vout(H) показываетслабый сигнал с гистерезисом при 1.3 Э.Послеотжигатокомнедиагональныйимпедансзначительноувеличился.Наблюдаемая значительная зависимость кривых Vout (H) от отжига и его продолжительностимы связали главным образом с уменьшением магнитоупругой энергии за счёт релаксациинапряжений.- 22 -металлические ферромагнитные сплавы, приводятк существенному снижению температуры Кюри.Соответственно, с целью развития микропроводовсвыраженнойэффектатемпературнойГМИ,мызависимостьюразработалирядновыхсоставов с низкой точкой Кюри (в области100-10-20-30-1500для контроля температуры за счет зависимостимагнитныхсвойствтемпературы.Винесколькихмикропроводах,-15разработанных с этой целью (получения низкойтемпературыКюримикропроводах),былввысокийГМИ10001500-30магнитно-мягкихнайден500as cast1 min5 min150ГМИ-500 H, (А/м)0(б)отэффекта-100030Vout, мВточки зрения, позволяет применять микропровод6.0 мкм7.0 мкм8.2 мкм20комнатной температуры), стараясь поддерживатьвысокие магнитно-мягкие свойства, Это, с нашей(а)30Vout, мВИзвестно, что добавление Ni и Cr в-1500-1000-500050010001500H, (А/м)Рис.16.

Зависимости Vout(H) для микропроводовэффект. Всего для такого рода применений было Co 67,1 Fe 3,8Ni1,4 Si14,5 B11,5 Mo1,7 с различнымиразработаноболее20новыхдиаметрами (а) и зависимости Vout(H) длясоставов микропроводов Co 67,1 Fe3,8Ni1,4Si14,5B 11,5 Mo1,7 сдиаметрами 9.4/17.0 мкм подвергнутых отжигутоком(б).микропровода.В четвёртой главе рассматриваются результаты по управлению магнитными свойствамиодиночного микропровода путем формирования искусственных структур, используячастичное расстеклование или кристаллизацию металлической жилы, или создаваямногослойныймикропровод,а такжесистемымикропроводов за счетихмагнитостатического взаимодействия.В первом параграфе исследовано влияние магнитостатического взаимодействия намагнитный отклик системы,состоящей из микропроводов различного, или дажеидентичного состава.

Когда два или более микропроводов помещаются рядом, нарезультирующей петле гистерезиса появляются ступеньки и сдвиги, наведённые влияниемрассеивающего магнитного поля, созданного соседними микропроводами. Результатыизмерений одного и нескольких микропроводов Fe65Si15B15C5, зафиксированных плотно другк другу таким образом, что расстояние между ферромагнитными жилами микропроводовравнялось двойной толщине стеклянного покрытия (7,4 мкм), представлены на Рис. 17.Увеличение числа микропроводов приводило к увеличению числа скачков, котороевыражалось в образовании ступенек на результирующих петлях гистерезиса (Рис.17 б-г).При этом магнитное поле, соответствующее первому скачку уменьшается (и даже меняет- 23 -0,00060,0004знак), тогда как магнитное поле последнего скачка - растёт.(а)Значение поля старта последнего скачка для системы из 100,00020,0000микропроводов (Рис.

17г) превышает в 5 раз поле скачка для-0,0002одиночного микропровода.-0,0004-0,0006-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8Этот эффект мы объяснили следующим образом. Как0,00150,0010следствие полей рассеяния, каждый из намагниченных(б)микропроводов производит дополнительное магнитное поле0,00050,0000рассеяния. Суперпозиция приложенного и поля рассеяния-0,0005M, Гс см3-0,0010вызывает перемагничивание в одном из образцов, когда-0,0015-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 80,004приложенное поле ниже поля старта одиночного провода.(в)0,002Последовательноеперемагничиваниемикропроводов0,000изменяет распределение магнитных полей всистеме из-0,002нескольких микропроводов и скачки осуществляются в поле,-0,004-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8которое является суперпозицией приложенного поля и полей0,005рассеяния от перемагнитившихся и не перемагнитившихся(г)микропроводов.0,000Взаимодействие между микропроводами влияет и на-0,005ГМИ.

Эффект ГМИ был измерен в системах, содержащих n-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8(1<n<30) микропроводов Co59.2Fe4.8Ni11B14Si11 с околонулевойH, ЭконстантойРис.17.ПетлигистерезисамикропроводаFe65B15Si15C5измеренные для (a) 1 микропровода(б) 2 микропроводов (в) 5микропроводови(г)10микропроводов.магнитострикции.Максимальноезначение∆Z/Zmax и Hm заметно зависят от параметра n: ∆Z/Zmaxуменьшается с n, отражая влияние взаимодействия междумикропроводами системы, вероятно связанного с эффектомэкранирования соседними микропроводами приложенногомагнитного поля.Максимальное отношение ГМИ, ∆Z/Zmax,при 500 МГц достигает 350% и имеетнемонотонную ∆Z/Zmax (n) зависимость, что может быть связано с более высокой магнитнойпроницаемостью, µφ6,, в поверхностном слое, имея в виду то, что с ростом частоты рольповерхностного слоя возрастает.При использовании микропроводов разного состава и,соответственно, с разнымхарактером петли гистерезиса (Fe74B13Si11C2 с прямоугольной петлей гистерезиса икоэрцитивнойсилойоколо100А/м,имагнитно-мягкогомикропроводаCo66,94Fe3,83Ni1,94B11,51Si14.59Mo1,69 с коэрцитивной силой около 7 А/м) мы смогли получитьнелинейный магнитный отклик от такой системы, как результат необычной формы петлигистерезиса.

При увеличении амплитуды магнитного поля выше- 24 -коэрцитивной силымикропроводаFe74B13Si11C2,результирующаяпетлягистерезисаприобретаетдвухступенчатую форму. При этом имеет место усиление чётных гармоник, связанное стакой формой петли гистерезиса.Во втором параграфе описаны свойства многослойных микропроводов, которые былиполучены, сочетая различные методы приготовления, включая метод Тейлора-Улитовского,метод напыления и электроосаждения.

Новизна этого материала состоит в природевзаимодействий, наблюдаемых между различными магнитными слоями: присутствиевнешней магнитной оболочки, нанесённой поверх стеклянного покрытия, наводитдополнительную магнитную анизотропию в жиле микропровода, заметным образом влияя намагнитные свойства и, кроме того, увеличивая чувствительность микропровода к внешнимнапряжениям и температуре. Специфическое следствие такого двухслойного характерамикропровода состоит в том, что изменение температуры наводит дополнительныенапряжения за счёт различных коэффициентов теплового расширения слоев. На Рис. 18показаныпетлигистерезиса(CoFeNi)75B15Si101,05Kмикропроводасоколонулевой константой магнитострикции(CoFeNi)75B15Si10d= 8 мкми микропровода, на поверхность которого0,5 D= 30 мкмM (отн.ед.)исходногонанесли слой титана толщиной 100 нм.0,0Видно, что нанесение слоя Ti-0,5образомисходный100 нм напылённый слой Тi-40-20020нахарактерпетлигистерезиса при 5К: петля из наклонной с-1,0-1,5повлиялозаметнымполем магнитной анизотропии около 8 Э40трансформировалась в прямоугольную.H (Э)Нанесение поверх напылённого слояРис.18.

Петли гистерезиса измеренные при 5Кисходного (CoFeNi)75B15Si10 (d= 8 мкм, D=30 мкм)микропровода,и микропровода на поверхность,которого нанесли слой титана толщиной 100 нм.новогомагнитногоэлектроосажденияслояметодомпозволяетманипулировать магнитной анизотропиеймультислойного микропроводаВ третьем параграфе представлены результаты по магнитным и магнитотранспортнымсвойствам микропроводов со смешанной структурой (содержащих две или более магнитныхкристаллическихи/илиаморфныхфаз)составовCu50-(Fe69Si10B15C5)50иCu70(Co70Fe5Si10B15)30, полученных методом Тейлора-Улитовского. В таких микропроводахмы наблюдались петли гистерезиса, характерные для многофазных систем и эффектмагнитосопротивления (МС).- 25 -КривыенамагничиваниямикропроводовCu50-(Fe69Si10B15C5)50,измеренныеприразличных температурах, показаны на Рис. 19. В исходном образце коэрцитивная сила, Hc,составляла около 5 Э, хотя петля гистерезиса имеетформу, типичную для двухфазной структуры (Рис.19).Намагниченность,3M (Гсхсм )0,05измеренная при охлаждении в0,00магнитном поле, (FC) и без поля (ZFC), показывает10 K100 K200 K300 K-0,05-150-100-50050100значительное различие.150H (Э)После отжига при 573 К исходного провода,наблюдалось увеличение Hc и изменение формы петлиРис.19.КривыенамагничиванияисходногомикропроводаCu50(Fe69Si10B15C5)50 .гистерезиса: петля становилась более характерной дляоднофазных сплавов.