Диссертация (1097536), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Moscow International Symposium on Magnetism (MISM’99), Moscow, Russia,June 20–24, 1999.2. НаучнаяконференцияИнститутатеоретическойиприкладнойэлектродинамики ОИВТ РАН, Москва, Россия, 1–3 февраля 2000 г.3. 8th European Magnetic Materials and Application Conference (EMMA’2000),Kyiv, Ukraine, June 7–10, 2000.4. XVIIмеждународнаяшкола-семинар«Новыемагнитныематериалымикроэлектроники» (НМММ–XVII), Москва, Россия, 20–23 июня 2000 г.115. Euro-AsianSymposium“TrendsinMagnetism”(EASTMAG–2001),Ekaterinburg, Russia, February 27 – March 2, 2001.5. International Workshop on Magnetic Wires (IWMW), San Sebastián, Spain, June20–23, 2001.6. Вторая ежегодная научная конференция Института теоретической иприкладной электродинамики ОИВТ РАН, Москва, Россия, 20–22 марта2001 г.7. XXIX международная зимняя школа по теоретической физике «Коуровка–2002», Кунгур, Пермская обл., Россия, 24 февраля – 2 марта 2002 г.8.

Третья ежегодная научная конференция Института теоретической иприкладной электродинамики ОИВТ РАН, Москва, Россия, 25–29 марта2002 г.9. 2nd Moscow International Symposium on Magnetism (MISM 2002), Moscow,Russia, June 21–24, 2002.10. XVIII международная школа-семинар «Новые магнитные материалымикроэлектроники» (НМММ–XVIII), Москва, Россия, 25–28 июня 2002 г.11. 4th European Magnetic Sensors and Actuators Conference (EMSA 2002), Athens,Greece, July 3–5, 2002.12.

International Conference on Magnetism (ICM 2003), Roma, Italy, July 27 –August 1, 2003.13. International Baikal Scientific Conference «Magnetic Materials» (BICMM–03),Irkutsk, Russia, September 19–22, 2003.14. 2nd Euro-Asian Symposium “Trends in Magnetism” (EASTMAG–2004),Krasnoyarsk, Russia, August 24–27, 2004.15. International Workshop on Exchange Bias in Magnetic Nanostructures’04(IWEBN’04), Anglet, France, September 16–18, 2004.16. International Magnetic Conference (INTERMAG Asia 2005), Nagoya, Japan,April 4–8, 2005.17.

3rd Moscow International Symposium on Magnetism (MISM 2005), Moscow,Russia, June 25–30, 2005.1218. International Symposium on Advanced Magnetic Technologies and InternationalSymposium on Magnetic Materials and Applications (ISAMT/SOMMA 2005),Taipei, Taiwan, August 24–27, 2005.19.

International Symposium on Physics of Magnetic Materials (ISPMM 2005),Singapore, September 13–16, 2005.20. Thirteen International Conference on Liquid and Amorphous Metals (LAM XIII),Ekaterinburg, Russia, July 8–14, 2007.21. Moscow International Symposium on Magnetism (MISM), Moscow, Russia, June20–25, 2008.22. Moscow International Symposium on Magnetism (MISM), Moscow, Russia, August 2125, 2011.Основные материалы диссертационной работы опубликованы в 43статьях в реферируемых научных журналах.13Глава 1. Литературный обзор1.1. Гигантский магнитоимпедансИзменение комплексного сопротивления ферромагнитного проводника вприсутствии внешнего постоянного магнитного поля называется явлением магнитоимпеданса. Этот эффект впервые был обнаружен в 30-х годах прошлоговека в железоникелевых проволоках FeCuMnCrSiNi [9,10].

Наблюдавшиеся изменения импеданса составляли 17% и были объяснены зависимостью толщиныскин-слоя от магнитной проницаемости магнитомягкого материала. В работах[9,10] было отмечено, что изменение импеданса во внешнем магнитном полеможет быть использовано для измерения малых магнитных полей. Однако эффект магнитоимпеданса долгое время не вызывал интереса. Это обстоятельствобыло связано, во-первых, с относительно малым изменением импеданса вовнешнем поле и, во-вторых, с тем, что изменения импеданса в проволокахFeCuMnCrSiNi оказались весьма чувствительными к технологии изготовления,что не обеспечивало повторяемость результатов.Интерес к эффекту магнитоимпеданса резко возрос в начале 90-х годовпрошлого века, когда появились более совершенные технологии производствапроводящих аморфных и нанокристаллических материалов с высокой магнитной проницаемостью.

В работе [11] был предложен датчик малых магнитныхполей, который работал на принципе изменения импеданса аморфной лентыFeCoSiB под воздействием внешнего магнитного поля. Однако в этой работе необсуждались причины возникновения эффекта, и не использовался термин«магнитоимпеданс». В работах [1215] было исследовано влияние внешнегопродольного магнитного поля на отклик напряжения аморфной проволокиFeCoSiB, возбуждаемой низкочастотным током. Наблюдавшаяся зависимостьнапряжения, снимаемого с концов образца, от внешнего поля была обусловленаизменениями индуктивности, которая пропорциональна поперечной магнитнойпроницаемости проволоки. Этот эффект был назван магнитоиндуктивным.

В14работах [1618] изменение импеданса аморфных проволок и лент в малых полях при низких частотах интерпретировалось как проявление эффекта гигантского магнитосопротивления. Однако, как было показано позднее [19,20], вкладэтого эффекта в магнитоимпеданс имеет очень малое значение.Интенсивные исследования магнитоимпеданса начались в 1994 г., послетого как были обнаружены большие изменения импеданса в магнитомягкихаморфных проволоках и лентах на основе кобальта [1,2,2123]. Так как относительное изменение импеданса в магнитомягких проводниках в области слабыхвнешних магнитных полей достигает нескольких сотен процентов, этот эффектполучил название гигантского магнитоимпеданса (ГМИ).В последующие годы эффект ГМИ был обнаружен и в других магнитомягких материалах: тонких плёнках [2427], многослойных плёночных структурах [2833], пермаллоевых проволоках [34,35], микропроволоках в стеклянной оболочке [3639], композитных проволоках, состоящих из немагнитнойцентральной области и магнитомягкой оболочки [7,4042], нанокристаллических проволоках [43] и лентах [44,45] и др.

Эффект ГМИ привлёк большоевнимание разработчиков магнитных датчиков, так как высокая чувствительность импеданса к внешнему магнитному полю является перспективной длямногих приложений [5].Природа ГМИ может быть объяснена в рамках классической электродинамики [46]. При пропускании переменного тока через ферромагнитный проводник, его импеданс Z определяется толщиной скин-слоя  m = c / (2)1/ 2,где c  скорость света,   проводимость,   магнитная проницаемость и  круговая частота тока.

Изменения внешнего магнитного поля влияют на распределение намагниченности и, следовательно, приводят к изменениям магнитной проницаемости и толщины скин-слоя. В результате импеданс становится функцией магнитного поля. В магнитомягких материалах скин-эффект возникает при частотах, которые на несколько порядков ниже, чем в немагнитныхпроводниках с такой же проводимостью.

Кроме того, для возникновения ГМИ15необходимо, чтобы изменение постоянного внешнего поля существенно влиялона магнитную проницаемость. Таким образом, ГМИ наблюдается, когда магнитная проницаемость велика и чувствительна к внешнему полю.Для представления экспериментальных результатов вместо абсолютнойвеличины импеданса обычно используют его относительное изменение Z / Z.Такое представление позволяет описать общую величину эффекта и являетсяважной характеристикой для оценки материалов.

Относительным изменениемимпеданса обычно называют отношениеZ / Z  [Z ( H e )  Z ( H max )] / Z ( H max ) ,(1.1)где He  внешнее магнитное поле и Hmax  максимальное поле, при которомпроводятся измерения. Как правило, в качестве Hmax принимают достаточнобольшое значение поля, при котором намагниченность исследуемого образцадостигает насыщения. Типичное значение поля Hmax в экспериментах составляет порядка 100 Э.В ряде работ для относительного изменения импеданса использовалосьдругое определение:Z / Z  [Z ( He )  Z (0)] / Z (0) ,(1.2)где Z(0)  значение импеданса в нулевом внешнем поле.

Однако определение(1.2) является менее удобным, так как в этом случае величина относительногоизменения импеданса оказывается чувствительной к магнитному состояниюобразца в нулевом поле.Следует отметить, что хотя определение (1.1) относительного измененияимпеданса широко используется, оно является не очень удобным для теоретических расчётов. Это связано с тем, что при использовании выражения (1.1) теряется информация о сдвиге фазы, и, кроме того, относительное изменение импеданса оказывается зависящим от произвольно выбранного поля Hmax [3]. Приэтом отношение Z / Z оказывается чувствительным к влиянию измерительнойцепи на величину Z(Hmax ).

В связи с этим, для проведения теоретического ана-16лиза более удобным является введение отношения Z / Rdc , где Rdc  сопротивление образца постоянному току.Об эффекте ГМИ говорят, когда относительное изменение импеданса достигает 100%. Для современных магнитомягких материалов типичная величинаZ / Z составляет несколько сотен процентов [5]. С точки зрения приложенийбольшое значение имеет значение чувствительности эффекта ГМИ к полю, тоесть отношение величины изменения импеданса к интервалу внешнего поля, вкотором происходит это изменение.

В современных магнитомягких материалахчувствительность ГМИ к внешнему полю может достигать 500% / Э [5,47].1.2. Теоретические модели для описания эффекта ГМИВ зависимости от частоты переменного тока, протекающего по образцу,можно выделить несколько диапазонов, в которых наблюдается эффект ГМИ[48,49].1. Область очень низких частот (до частот порядка нескольких десятковкГц). В этом случае, толщина скин-слоя всегда существенно больше поперечных размеров проводника, и зависимость напряжения, снимаемого с концов образца, от внешнего поля обусловлена изменениями индуктивности, котораяпропорциональна поперечной магнитной проницаемости [21]. Этот эффекттакже называют магнитоиндуктивным [12].2. Область промежуточных частот (от 100 кГц до 1 10 МГц).

Характеристики

Список файлов диссертации