Диссертация (1097536), страница 6
Текст из файла (страница 6)
В частности,удаление стеклянного покрытия вызывает изменение внутренних напряженийаморфных микропроволок. Для микропроволок с положительной магнитострикцией удаление стеклянного покрытия приводит к увеличению объёма, занимаемого оболочкой с радиальной анизотропией, однако общая конфигурациялёгких осей в микропроволоке остаётся неизменной. В микропроволоках с отрицательной магнитострикцией удаление стеклянного покрытия приводит кизменению направления лёгкой оси в коре с радиального на продольное, которое сопровождается увеличением объёма оболочки с циркулярной анизотропией [4,80,111].Влияние различных типов отжига на доменную структуру и магнитныесвойства аморфных проволок и микропроволок в стеклянной оболочке исследовано достаточно подробно [80,83,85,112115].
Как было установлено, отжигв присутствии механических напряжений или магнитных полей приводит к изменению доменной структуры в образце, что может приводить к улучшениюмагнитомягких свойств проволок и возрастанию ГМИ.В результате взаимодействия между внутренними напряжениями и магнитострикцией в микропроволоках с положительной, отрицательной и близкойк нулевой константами магнитострикции наблюдаются различные типы петлейгистерезиса [116118]. Микропроволоки в стеклянной оболочке с положительной магнитострикцией имеют прямоугольную петлю гистерезиса. Такое магнитно-бистабильное поведение петли гистерезиса обусловлено доминированием продольной анизотропии в микропроволоке с положительной магнитострикцией.
При удалении стеклянной оболочки гигантские скачки Баркгаузенауменьшаются вследствие уменьшения размера внутреннего кора с продольнойанизотропией [83,85]. Было показано также, что при отжиге в аморфных мик-27ропроволоках на основе железа возникает нанокристаллическая структура, ипетля гистерезиса может изменяться с прямоугольной на наклонную, с исчезновением скачков Баркгаузена [113].В микропроволоках с отрицательной магнитострикцией механическиенапряжения создают циркулярную анизотропию в образце. В результате зависимости намагниченности от внешнего поля таких образцов имеют наклонныйхарактер практически без гистерезиса. Было показано, что в таких микропроволоках гигантских скачков Баркгаузена не наблюдается из-за отсутствия доменной структуры в коре с продольной анизотропией.
При удалении стекляннойоболочки продольная анизотропия возрастает, и в гистерезисной петле могутвозникать скачки Баркгаузена. Приложение растягивающих напряжений к микропроволоке с удалённой стеклянной оболочкой может приводить к подавлению гигантских скачков Баркгаузена вследствие уменьшения продольной анизотропии в центральной части образца [80].Для микропроволок с малой отрицательной магнитострикцией гистерезисные петли имеют наклонный характер без скачков Баркгаузена. Поле анизотропии таких образцов возрастает с увеличением отношения диаметра металлической части микропроволоки к её полному диаметру [119].
Такая зависимость связана с увеличением внутренних напряжений с толщиной стеклянногопокрытия при постоянном диаметре металлической части микропроволоки [80].Это обстоятельство позволяет управлять магнитными свойствами аморфныхмикропроволок, изменяя толщину стеклянного покрытия с использованиемтермообработки или химического стравливания стекла [98,113]. По мере стравливания стеклянного покрытия изменяются вид и характер петель гистерезиса.При полном стравливании стекла могут возникать гигантские скачки Баркгаузена, как и в случае микропроволок с положительной магнитострикцией [113].Как было установлено, аморфные проволоки и микропроволоки в стеклянной оболочке с близкой к нулевой константой магнитострикции имеютнаибольшие значения магнитной проницаемости [80,83].
В связи с этим, такиеобразцы являются наилучшими кандидатами для использования в приложени-28ях, основанных на эффекте ГМИ. В то же время, аморфные проволоки с положительной магнитострикцией имеют относительно невысокую магнитную проницаемость. Было обнаружено, что изменение внутренних напряжений приудалении стеклянной оболочки аморфной микропроволоки с положительноймагнитострикцией приводит к увеличению её магнитной проницаемости. Кроме того, отжиг аморфных микропроволок с положительной магнитострикциейможет приводить к увеличению магнитной проницаемости вследствие возникновения нанокристаллических гранул [36,80]. Отжиг аморфных проволок с положительной магнитострикцией в поле тока может увеличить поперечную магнитную проницаемость вследствие увеличения циркулярной компонентынамагниченности.
Напротив, отжиг в продольном магнитном поле может немного увеличить магнитную проницаемость вблизи поля анизотропии, но существенно уменьшает её при больших внешних полях [80].Магнитно-бистабильное поведение аморфных проволок и микропроволокс положительной магнитострикцией является одним из необычных свойствэтих магнитомягких образцов. Прямоугольная петля гистерезиса связана с продольной ориентацией намагниченности в большой части образца.
Гигантскийскачок Баркгаузена возникает, когда внешнее продольное магнитное поле превышает некоторое пороговое значение (так называемое поле переключения),если длина образца превышает некоторое критическое значение. Критическаядлина связана с размерами замыкающих доменов, возникающих на концах образца для уменьшения магнитостатической энергии. Детальные исследованияпрофиля распределения намагниченности и размера краевых доменов былипроведены для различных проволок и микропроволок в стеклянной оболочке[119,120]. Было установлено, что критическая длина зависит от намагниченности насыщения, магнитоупругой энергии, доменной структуры образца и приложенных механических напряжений.
В аморфных проволоках на основе железа диаметром 120 мкм критическая длина составляет 7 см, а для микропроволокс положительной магнитострикцией диаметром порядка 10 мкм критическаядлина равна нескольким миллиметрам [121]. Вследствие малого значения кри-29тической длины в микропроволоках в стеклянной оболочке процесс перемагничивания таких образцов является перспективным для применений в миниатюрных датчиках.Перемагничивание аморфных микропроволок в стеклянной оболочке сположительной магнитострикцией в продольном магнитном поле происходитследующим образом. При приложении магнитного поля к образцу существующие концевые домены с параллельным полю направлением намагниченностиначинают расширяться к центру микропроволоки. При достижении поля переключения доменная граница начинает двигаться вдоль образца.
В ряде микропроволок наблюдались флуктуации поля переключения, которые проявлялись вспонтанном изменении поля переключения в разных циклах перемагничивания.Такие флуктуации были описаны в рамках феноменологической модели, учитывающей флуктуаций магнитных моментов зародышей перемагничивания[112,122125]. Результирующая свободная энергия доменной границы представлялась в виде суммы двух вкладов: магнитоупругой энергии и энергии взаимодействия доменной границы с точечными дефектами.Движение доменных границ в аморфных микропроволоках в стекляннойоболочке с положительной магнитострикцией детально исследуется в последние годы [126136].
Для измерения скорости движения доменных границ используется классический метод СикстусаТонкса [137]. Было установлено, чтоперемагничивание магнитно-бистабильных аморфных микропроволок происходит вследствие распространения доменных границ вдоль образца с очень высокой скоростью, превышающей 1 км/с. При этом скорость движения доменнойграницы зависит от магнитного поля и приложенных напряжений. Сверхбыстрое движение доменных границ в аморфных микропроволоках в стекляннойоболочке может быть использовано в ряде приложений [98].Эффект ГМИ подробно исследовался также в композитных проволоках,полученных методом электролитического осаждения, состоящих из немагнитной центральной части (медь, серебро, сплав CuBe) и оболочки из магнитомягкого материала (NiFe, CoP, NiFeMo) [7,40,42,138155]. Технология изготовле-30ния композитных проволок методом электролитического осаждения была разработана ранее, так как в своё время такие проволоки предполагалось использовать в устройствах для записи информации.
Типичный диаметр немагнитнойцентральной части проволоки составляет от 20 до 125 мкм, а толщина магнитного слоя обычно изменяется от 2 до 7 мкм. К достоинствам метода электролитического осаждения следует отнести его относительную простоту и возможность использовать широкий спектр материалов для магнитного слоя. Альтернативный способ получения композитных проволок с тонким магнитным покрытием заключается в осаждении слоя пермаллоя методом радиочастотногонапыления на немагнитную проволоку [156,157]. Ряд работ [138,147,158160]был посвящён исследованию влияния различных типов отжига на магнитнуюпроницаемость и эффективную магнитную анизотропию в магнитном слое.Кроме того, было подробно исследовано влияние толщины магнитной оболочки на величину эффекта ГМИ [161164].В работе [41] был предложен метод получения композитных проволокпри помощи холодного волочения.
Проволоки изготовлялись сжатием медногостержня в пермаллоевой трубке, его вытягиванием и последующим отжигом.Использование такого метода позволяет изготавливать композитные проволокис большой толщиной магнитной оболочки и произвольным отношением диаметра немагнитной области к диаметру проволоки [41,165,166].Наличие высокопроводящей центральной области в композитных проволоках приводит к увеличению эффекта ГМИ [167], и композитные проволокиимеют ряд преимуществ по сравнению с аморфными проволоками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
