Диссертация (1098006), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Зависимость продольного импеданса от внешнегомагнитного поля обусловлена динамикой круговых доменных стенок: осевоемагнитное поле подавляет циркулярные процессы намагничивания. Однако причастотах, выше характерных релаксационных частот смещения доменных стенок(порядка МГц для аморфных проводов на основе Со с диаметром 20 микрон),зависимостьдинамическоймагнитнойпроницаемостиотмагнитногополя,обусловленной смещением границ, становится несущественной и основной вклад взависимость импеданса от магнитного поля дают динамические процессы вращениянамагниченности. При этом происходит изменение формы МИ характеристик:характеристики с одним пиком в нулевом поле постепенно трансформируются взависимости с двумя симметричными пиками, возникающих при полях, порядка поляанизотропии.7.
В отсутствии доменной структуры необходимо рассматривать полную матрицуимпеданса. Для циркулярной анизотропии продольный импеданс всегда имеет двасимметричных пика, возникающих при полях, соответствующих эффективному полюанизотропии.Недиагональныйимпедансоказываетсяантисимметричнымпо251отношению к внешнему осевому полю и имеет практически линейный участок вполях − < < . Такое поведение имеет большое практическое значение дляприменений в сенсорных устройствах. Величина МИ эффекта значительно зависит отразброса осей магнитной анизотропии.
Продемонстрировано хорошее соответствиетеории и эксперимента.8. Отдельно исследовано поведение продольного импеданса при ГГц частотах. Притаких частотах основной вклад в зависимость импеданса от магнитных свойств даютстатические процессы перемагничивания. Это связано с тем, что ГГц частоты инебольшие магнитные поля соответствуют «хвосту» ферромагнитного резонанса, идинамическая магнитная проницаемость очень слабо зависит от таких параметров,как магнитное поле или механические напряжения. Поэтому для достижения высокойчувствительности импеданса на ГГц частотах необходимо, чтобы внешние факторыизменяли ориентацию намагниченности.9. Исследовано влияние растягивающих напряжений на МИчувствительностьнаправлениевозникаетстатическойГГц области. Высокаятолько тогда, когда стресснамагниченности.Этоспособенвозможновизменятьпроводахсгеликоидальной магнитной анизотропией.
В случае циркулярной анизотропии, стрессМИ достигается в присутствии смещающего осевого магнитного поля.10.Теоретически и экспериментально исследован МИ эффект в трехслойныхсистемах ферромагнетик/метал (Cu,Au,Ag)/ ферромагнетик, в которых проводимостьвнутреннегослоязначительновышепроводимостиферромагнитныхслоев.Относительные изменения импеданса могут быть очень большими (сотни процентов)в широком интервале частот для относительно тонких пленок (порядка микрона).Исследовано влияние толщины слоев и отношения проводимостей.
При уменьшенииотношения проводимостей внутреннего слоя и магнитных слоев МИ отношениебыстро падает. В случае пленок, неограниченных в плоскости, анализ проведен дляпроизвольной магнитной анизотропии спирального типа.11.Особенное внимание уделено влиянию ширины пленки на МИ эффект.РазработанаметодикарешенияуравненийМаксвеллав2D-геометриисиспользованием приближенных граничных условий нулевого потока на боковыхповерхностях,чтосоответствуетодномодовомурежимураспространенияповерхностных волн. Анализ показал, что существует критическая ширина, котораязависит от частоты, толщин слоев и магнитной проницаемости, которая определяетпротеканиемагнитного потока через немагнитный слой.
Если ширина пленки252сравнима или меньше этого критического параметра, то этот процесс приводит кзначительному падению МИ отношения (динамический размагничивающему эффект).Это явление аналогично снижению эффективности индуктивных записывающихголовок12.Проведено экспериментальное исследование импеданса в системах NiFe/Au/NiFe,NiFe/Al2O3/Au/Al2O3/NiFe,CoFeSiB/Cu(Au)/ПриCoFeSiB.использованииизолирующих нанометровых слоев Al2O3 относительное изменение импедансавозрастало почти в два раза (с 37% до 80% на частоте 80 МГц), что связано с болеечеткой границей раздела между внутренним и внешними слоями. Наибольшееизменение импеданса наблюдалось при использовании аморфных CoFeSiB слоев, таккак отношение проводимостей увеличивается до 50. При этом была достигнутарекордная чувствительность изменения импеданса порядка 40%/Э на частоте 60 МГцв системах CoSiB/Au/ CoSiB общей толщины 1.5 микрона, шириной 100 микрон идлиной 5 мм.13.Проведено теоретическое и экспериментальное исследование асимметричногомагнитоимпеданса (АМИ).
Предложены два механизма АМИ, которые могут бытьназваны статическим и динамическим, соответственно. В первом случае АМИобусловлен асимметричными процессами статического намагничивания, которыереализуются в системах с магнитной анизотропией спирального типа в присутствиипостоянноготока.ДинамическийАМИвозникаетприсмешанномтипевысокочастотного возбуждения, включающего циркулярное и продольное магнитныеполя, и обусловлен различной симметрией диагональных и недиагональныхкомпонент тензора поверхностного импеданса.14.Статический АМИ реализован в проводах с геликоидальной анизотропией и втрехслойных пленках, магнитные слои которых имеют скрещенную анизотропию.Геликоидальная анизотропия в проводах может быть наведена с помощью отжига вприсутствии напряжений скручивания.
Скрещенная анизотропия в магнитных слояхобразуется в процессе напыления в присутствии поперечного магнитного поля ипоследующем отжиге с помощью тока в присутствии продольного поля. Полученныеэкспериментальные результаты соответствуют выводам теории. В области магнитныхполей, когда доменная структура исчезает, имеется количественное соответствиеэкспериментальных и теоретических результатов. Для пленок Co70.2Fe7.8B22/Cu/Co70.2Fe7.8B22 с аморфными магнитными слоями и углом анизотропии от 15 до 45 происходитрезкоевозрастаниеимпедансавотрицательныхполях253(практически скачком для 45 ), при этом гистерезис практически отсутствует.Такое поведение может представлять особый интерес для приложений.15.Динамический АМИ реализован в ферромагнитных проводах с циркулярнойанизотропиейпривозбуждениивысокочастотным(импульсным)токомипродольным полем, генерируемым током катушки, намотанной на провод.
При такомвозбуждениинапряжениенапроводевключаетдополнительнуюэ.д.с.,пропорциональную недиагональной компоненте поверхностного импеданса. В этомслучае также нужен небольшой постоянный ток для устранения доменной структуры,так как ее наличие обнуляет недиагональную компоненту импеданса. Однако, этотток может быть значительно меньше, чем при статическом АМИ, посколькумагнитное поле, создаваемое этим током, сравнивается с полем коэрцитивности, а нес полем анизотропии.В случае импульсного возбуждения дополнительныйпостоянный ток не требуется, так как спектральные характеристики импульсасоответствуют комбинации высокочастотных и низкочастотных гармоник. Такойметод получения АМИ особенно важен для создания так называемых «auto-biased»линейных сенсоров.16.Экспериментально исследован недиагональный импеданс в трехслойной пленкеNiFe/Au/NiFe с интегрированной планарной катушкой, полученной в процессенапыления и фотолитографии.17.Болеедетальнонедиагональныйимпедансисследовалсядляаморфногомикропровода с точки зрения применения в линейных сенсорах.
Проанализированароль постоянного тока, который приводит к увеличению недиагональной компонентыв результате устранения доменной структуры. При этом также расширяется областьполей с линейным поведением импеданса.18.Разработаны аналитические методы определения эффективной диэлектрическойпроницаемостикомпозитной среды, состоящей из диэлектрической матрицы свключениями ферромагнитных микропроводов.
Рассмотрены два типа композитныхматериалов- плазмонные среды с непрерывными проводами и композиты с короткимиотрезками проводов, где возможны антенные резонансы. В обоих случаях задачарассеяния на проводах сводится к внешней задаче рассеяния, а на проводах ставитсяимпедансное граничное условие. Через это условие локальные магнитные свойствапроводоввлияют на электромагнитный отклик. В случае коротких проводовполучено обобщенное антенное уравнение с перенормировкой резонансных частот.25419.В рамках приближения эффективной среды определены частотные дисперсииэффективной диэлектрической проницаемости.
Параметр релаксации эффективнойпроницаемости становится зависимым от поверхностного импеданса магнитногопровода. Для проводов с МИ эффектом на ГГц частотах возникает новый эффектзависимость эффективной диэлектрической проницаемости от магнитных свойствпроводов, то есть возможно изменение проницаемости под действием внешнихфакторов- магнитного поля или механических напряжений.
Для композитов саморфными проводами с циркулярной анизотропией под действием внешнего полярезонансная дисперсия преобразуется в релаксационную.20.Разработан метод измерений спектров рассеяния в свободном пространстве откомпозитов с магнитными проводами при воздействии магнитного поля илимеханических напряжений. Оптимизирована плоская катушка для возбуждениядостаточно однородного магнитного поля в плоскости композитного образца(50смХ50см).Измереныспектрырассеянияиопределеныэффективныедиэлектрические проницаемости.
Теоретические результаты хорошо согласуются сэкспериментальными.21.Экспериментальнопродемонстрированавозможностьуправленияэлектромагнитными спектрами композитов с магнитными проводами, в которыхнаблюдается МИ эффект. Наибольший эффект управляемости микроволновымисвойствами проволочного композита достигается вблизи характерных частот(резонансной или плазмонной), где распределение индуцированного тока напроволоке становится чрезвычайно чувствительным к изменениям ее проводящих имагнитных свойств.255Список публикаций по теме диссертационной работыПубликации, входящие в базу данных WOS:1. L.V.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
