Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tin

25 7 0
  • Loading ...
1/25 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 29/11/2016, 03:36

Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tinChế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tinChế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tinChế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tinChế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tin MỞ ĐẦU V ắ ắ ắ ế q C t sắ t tố hợp v t li ứu cho th y v t li ều so với v t li ể t o v t li â tổ hợ ự li u bị y ổi t ộ dụng t ảo t truyền thống, v t li u q v ườ ì ữ ể ảo t ô , ố ây ả ữ ô ô ô ườ y ì ọc K ế dướ dụng củ ớx ă q n ường yền thống: ă , ế n t giữ ế ảo t bằ ươ ế ứu khả ủ ể ược thực hi ộ ghi nhớ ưở ược l i, v t n thế/ y, nhờ ượt trội so vớ ô ượng v t y â Bộ nhớ MERAM ứng dụ nhiều ườ ược q ô ổ giảo tốt ường Hướng n ú ứng dụ Bằ ểm hai pha v t li u t t v t li u bằn ường sử dụng t khả ă ặ ều khiể t li dướ sắt tổ hợp t li u sắt t i n t xảy li u bị ă ắ n phẩm ch t cao vớ Hi u ứ ô ượ ộ , d ă ế giới, lu y, ộ bền Bắt kịp xu ứ tiế ỏng sắt t nt ú ế t o v t li u tổ hợp v t li t t giả , ch t v t li u tổ hợ hi u ứ ứ ả ă ụ ảo t cảm ứ ược ứ ường dự ô CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Vật liệu đa pha sắt (multiferroics) lầ V t li ế c ô ă ì 1994 y, H ô S ố ượ H S ĩ ng thời hai hoặ ferroelectricity - sắ n, sắt t d ề Ferroelectrics [58] Trong d ã ị ầ ột v t li u t ferroic: ắ - i - ferroelasticity Nế xé q ểm ượ ần v t li u, v t li : ơ 1.2) Trong v t li ò â ể ổ hợp [24, 82] , ì u ứng thể t li u tổ hợ , ươ ù [99, 103] ắ ữ ượ x , ịnh ới Vật liệu đơn pha Vật liệu tổ hợp Vật liệu tổ hợp Vật liệu đơn pha Hình 1.2: Vật liệu đa pha sắt loại đơn pha tổ hợp 1.1.1 V t li ắ V t li li ô c) Hợp ch t t li u t n t ù t li u Dự ể số ú ú ức tổ q y [38]: V t li u t c ú ục ReMnO3 với Re = Y, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, ố Bo vớ ô ú t ể, ản v t ABO3, b) Hợp ch M=C,M ,F ,C ,C ,N, H ,F ,C ,N, ng thờ ức tổ q M3B7O13X X = Cl, Br, I, d) Hợp ch t BaMF4 với M = ể d ng trực thoi nhi ộ cao Nế â lo ế v t li u sắ â n, v t li ắ ắ I : V t li Hi u ứ ô n t nhỏ ường xảy nhi ưởng sắ ù ợp với ược Khomskii i [30] t li u n t c ường cao, cộ th ơ ộ t th p, h số ươ ứng dụng thực tế 1.1.2 V t li u tổ hợp K ới v t li ượ d ắ ẽ ưởng qua l i củ li N ề ô ộ q â ặ ô t n t i v t li u sắ thể chế t ố tr t tự ô q ộ ò ết ực t v t t li u ến d ng/ứng su t Do t nhi t li u tổ hợp t i nhi L â ô ực tiế ầ ế ự ể bắt ngu n trực tiếp t ắ , t ô ảả ắ t li u tổ hợp, tr t tự ự kết hợp hai pha v t li họ y , ộ ò ườ ực tự P 1.2 Hiệu ứng điện từ Hi u ứ ộng t ộ uứ nt ều khiể ường (H) hoặ ườ E ô ộ ều khiển t â ộ tự M ằng ằ ự biến d ng () q 1.2.1 Hiệu ứng áp điện Hi u ứ C ,J q dụng lự vớ ộ lớ P C , ể bị n â n thu S ứ ượ ướng lự sinh mộ ầ n lầ , â y nế n xu t hi n mộ ườ â ỉ l thu n vớ ực củ ặ ườ ằ ự ược tỉ l với lự q ô 1880 ởi anh ể â ộ ủ ã ự ịu y ỉl ể ặ Đây u ứng ặt mộ n ể ểd ức: K n, dụ Độ é ự ũ ă ộ lớn củ ặc co ngắn theo ường Hi u = -k : tr  < nế sốứng su (1.1) t li u,  > nế ứng su é , é 1.2.2 Hiệu ứng từ giảo ượ T giả y ổ y ổi Hi t củ ầ hi n lầ ượ d ự y ổ 1842 Sự y ổi nhi giả J ượng t giả ă ây ước v t li u t tr y ò y ược James Prescott Joule y ổi tr v t li ể ặc t ường ộ (t giảo thể ọ Về c giảo tuyế ước v t li ươ ú ể, ứng với biến d ng m ng tinh thể 1.2.3 Hiệu ứng điện từ Hi u ứ i: hi u ứ nt ược Hi n nay, số ượ t ù triể ứ sắ ă t li ý ắ pha sắt t - t giả ươ vị t n t ô ữ yết Trong số , t li u tổ hợp ộ d ự nt chế t o v t li nâ n ố hi u ứ ể nhờ ô ới hỗ trợ củ uứ n t thu â ứ ú ực t 1.3 Cơ chế điều khiển tính chất từ điện trƣờng vật liệu đa pha sắt ướ Một nhữ q ế ươ ều khiể ượ ế t bằ n t pha sắt t é ều khiể thể ượ x nt ô ế ắ t t bằ i pha sắt t â ắ ò ường v t li ươ yq ường V t li ều khiể bằ ịnh bằ ứu hi t li u ường Q ì tổ hợ ế n/sắt Dưới ả ưởng ứng su d bị biến d ộ ọ y, ũ t li u sắt t - t giả y ổi (về ộ lớ ị ướng) 1.4 Khả ứng dụng vật liệu đa pha sắt công nghệ lƣu trữ thông tin C ế ảo t bằ ã ược ứng dụ ể chế t ươ dụ ư: ộ ườ ướ ô ô ú n t tổ hợp ộ nhớ MERAM Bộ nhớ MERAM sử ảo t bằ h MRAM tố ườ ữ ược thu nhỏ , ă ểm so vớ ô bị giới h n, ượng th p Kết luận chƣơng C ươ ứ ì ả ă nt ô ã ượ ộ y quan v t li ắ ứng dụng v t li ì y Cơ â y ô ế ảo t bằ ườ ế ghi t thay cho ghi t t ượ n, khắc phụ ộ nhớ t n chế củ i; hi u ược ứng dụng ườ ướ ữ y dò ây CHƢƠNG 2: CHẾ TẠO MẪU CÁC PHƢƠNG PHÁP KHẢO SÁT TÍNH CHẤT 2.1 Phƣơng pháp chế tạo vật liệu đa pha sắt loại tổ hợp 2.1.1 V t li u 2.1.1.1 V t li u sắ V t li n PZT-APC 855 d ng t m mỏ Piezoceramics Inc (PA, USA) C : số P Z n sử dụng lu n ộ d y 500 m) củ ô ố ặ n d31 = -276 pC/N, h số chuyể o 200 C Đế PZT c ề d y ủ i ươ ế 0.48Ti0.52)O3 ứng vớ ướ ề mặ ế ã ủ ổ â u A ế n n k33 = 0.76, TC = ự : dọ 2.1.1.2 V t li u sắt t ược lựa chọn g V t li u sắt t ể ă ế d ữ ộ , ứ 2.1.2 C ươ ể ượ ươ ẻ t t tố ược sử dụng số t hiế tổ hợp d ng lớ cứu v t li ộng; Co50Fe50 t tố y t li so với hợ t t mề , ớp, nh y với ứng su số t giả dươ n t lớ [136] C N 80Fe20 ướ ây [128, 134, 138] ế t o v t li tổ hợp 2.1.2.1 V t li u tổ hợp PZT/CoCr tổ hợ V t li kế d PZT/C C ược chế t o bằ dụng keo epoxy ể gắn kết t CoCr/PVDF Đây ươ v t li d ú n PZT với c ết ă ươ ản y ữ ớp ỏ ớp 2.1.2.2 V t li u tổ hợp PZT/NiFe/CoFe T hi ươ y, ươ ược sử dụ ú x ế tố d y ề lắ ộ g ghề bề mặt th t ều khiể ể chế t ể ọ ư: ộ ộ d ă ợp thức gần vớ , , ộd y ược Bảng 2.2: Các thông số chế tạo lớp màng mỏng NiFe, CoFe Đ ều ki n chế t o Cô C â ô Á 50 W 50 W 10-7 Torr 10-7 Torr 2.210-3 Torr 2.210-3 Torr A ộ lắ CoFe ú x Thời gian chế t o Nhi NiFe ọng 10, 20, 40, 60 o 27 C ú 10, 30, 60 o 27 C ú ể ú Trong c 30 60 ổ hợ y, ú, 40, 60 90 ú ô ố chế t ể ú x lớ C F ú x lớ N F mẫu vớ ộd y y ổ y ổ 10, 10, 20, ớp sắt t ược li C ết Bảng 2.2 2.2 Các phƣơng pháp khảo sát cấu trúc tinh thể hình thái học ú 2.2.1 Khả N ứu c ể ú tinh thể ần bằ tia X (XRD, D8 Advance, B ổ x ết bị nhiễu x ă ượng EDS (JSM- 7600F, JEOL) ú 2.2.2 Khảo c N ứ ô ì ọc bề mặ ú n tử q é SEM, S-3400N, Hitachi), giải cao (FESEM, S-4800, Hitachi) 2.2.3 X ị C ể ển n tử q é ộ â (FESEM - ZEISS Ultra+) ần v t li u é ề phổ n tử q é hiể ô ằ ắ với phổ kế ắ x ă ă ượ ược thực hi ết bị ường (FE-SEM, JSM-7600F, JEOL) ượ X EDS ầu dò ỳ q ợp ô (CL) 2.3 Các phƣơng pháp đo tính chất điện, từ 2.3.1 N ứ tt 2.3.2 Khả 2.3.2.1 P é n ộ â Khả ự t sắ n n sử dụng n (LC10, Radiant) thiết bị t sắt 2.3.2.2 P é Dò dò ò ò ch ô ượ x ị q ặ J-V, sử dụng thiết bị (LC10, Radiant) 2.3.2.3 X ịnh số Hằ ố ủ ẫ d ô ô ủ ụ ị ầ ể ượ ố q ị ủ , dụ y LCR PM- 6303, Tegam) 2.3.2.4 Độ dịch chuyển v t li Khả n ch t v t li n sử dụng thiết bị Photonic Sensor (MTI200, Radiant Technologies Inc.) 2.4 Phƣơng pháp khảo sát thay đổi tính chất từ dƣới tác dụng điện 2.4.1 N y ý é 2.4.2 m C ú ô y ổi t ế p n cực mẫu với dả -400V ến 400V Sử dụng thiết bị VSM, ượ ường M(U) biểu diễn phụ thuộc t ú n ô ộM ể thu n dụng U 2.4.3 C é q ết l Dựa t mở ường M(U) t ú ô ế ường Hbias ướng o t ả ường so với mặt phẳng mẫu α = , α = 45 o α = 90o Kết luận chƣơng Chương giới thi ã dụ , hợ cứu c v t li ú ô, ế t o v t li phươ ú ươ â ể ú , n, t ắt tổ nt CHƢƠNG 3: CÁC HỆ VẬT LIỆU ĐA PHA SẮT TỔ HỢP CHẾ TẠO TRÊN ĐẾ PZT PHÂN CỰC DỌC 3.1 PZT/CoCr Hì ọc bề mặt củ ươ C C ố ả ô 10 B ỉ o 26.2 , ươ ặ ướng t ủ C ộ ỉnh nhiễu x lớn nh ứng vớ tinh thể ặ â C ô ổ EDS t ú C Tỷ phần củ ễu x X-ray củ ượ q yt ỉnh nhiễu x (111) củ C C Đỉnh nhiễu x ố ngẫ ẫu tổ hợ ươ ú ước củ kết khả Co35.6Cr64.4 Kết CoCr cho th y ườ 111 , y ố 2 ị , ng nh t với bề mặ ểq y C C cho th y c ủ , ề ô t t mề ặt phẳ ị ặ ướng dị 0.004 P2 2000 Oe 200 Oe 25 Oe Oe -25 Oe -30 Oe -200 Oe -2000 Oe M (emu) 0.002 Ud 0.000 -0.002 -0.004 -400 -200 200 400 U(V) Hình 3.4: Sự phụ thuộc từ độ vào điện tác động từ trường khác mẫu P2 Sự phụ thuộc t dầ M0, ă ộ n ượ MU n M(U) mẫ ì ộ y ì y ổ dướ ểu P2 giảm 3.4 Ở ây M = M(U) dụng củ n U M0 ộ n M ô t 840 emu khoảng t ể -400V ến +400V Kết lu n C ế ế ô ợ , ứ ổ ợ PZT/CoCr Bằ ộ ủ ị ướ ắ ứ ể ượ dụ ề ữ ế PZT â dụ ể , ế 3.2 PZT/NiFe/CoFe C ẫ ì ược chế t y ết ươ ẫ (ứng vớ ú x lớ N F ú 3.2.1 C Giả y ổ 10, 20, 40 ô ể 3.2.2 T ị ướ D1, D2, D3 60 60 D4 ú, ời ú ặ D1 ú 111 y mẫ D1 ủ ủ ế PZT ú t NiFe/CoFe tt T t t h v t li u tổ hợp PZT/N F /C F ường cong t 0o, t o mộ MH  = 45o ướng t  = 90º ô dị ướng t mặt phẳng chiế ược khả ược li ường song song  = ới mặt phẳng mẫu Kết ế ẫu dị ướng t mặt phẳng lớp sắt t NiFe/CoFe C ể ần nhiễu x tia X mẫ ặ ượ u lầ ược lựa chọ ú x lớp CoFe cố ị ể, ỉnh nhiễu x é ực dọ ô ốt Bảng 3.2 Bảng 3.2: Các thông số từ đặc trưng mẫu D1, D2, D3 D4 D1 MS (μemu) HC (Oe) Mẫu o // 45 75 97 90 o 122 // 45o 90o 1458 1360 1340 10 ặc D2 100 120 163 1859 1662 1500 D3 108 145 190 2175 1944 1758 D4 116 152 197 2366 2093 1867 3.2.3 Ả ưởng củ C n ế tt ứu ảnh ưởng củ n ú v t li u tổ hợ , ươ hợp PZT/NiFe/CoFe cho th y c ô t ỉ phụ thuộ ò t ô ụ thuộ ề ườ , ố v t li u, mặ ướng củ cực lớ PZT K ướng vớ ẽ t o ứng su dươ ă â â ặ n ới sắ ộng so vớ n n ặ ù t t v t li u tổ n/sắt ướ â ặ â , ức ực PZT phản é 600 d U (V) 300 D1 D2 D3 D4 -300 -600 -500 500 Hbias(Oe) Hình 3.11: Giá trị Uđ mẫu Di đo từ trường khác Một kết ý ảo t t ị ị U T i t y it y, U ường Hbias 265 V ầ y ă xu t hi n củ q ợp U T n ường Hbias = O , q U = 40, 102, 234 N ú ượ q ượ ết ủ ì ối vớ dần chiề d y 11 MU, ẫu tổ hợ ảo t xảy t ị ẫ D1, D2, D3 NF ì ă Q ược n D4 ì ảo t v t li u tổ hợp xảy c nh tranh giữ ườ ă 3.2.4 Ả ượ ươ giảm tuyế ự tt α # 0o ịt ộ ế ộ M y ổi t ướng t ướng t ứng vớ α = 90o Nế y ộ dốc củ ườ ô ường M(U)) ươ α = 90 ì trị t ới mặt phẳng mẫu α=0 ô ướng Đặc bi ươ ươ x n PZT x ết ế ảo t ảo t ộ M vẫ ường l ch khỏi mặt phẳ y ổi r t nhỏ ì ế n giảm dầ ộM ườ y t 3.13) T y ượng t ường ưởng củ C ú ă o o ườ ớn nh , ò ế ỏ nh t 3000 M (emu) 2000G 1000G 200G 50G 0G -50G -75G -200G D1 2000 1000 D1 -1000  = 90o  = 45o -2000 -400 -200 400-400 200 -200 200 400 U(V) U(V) Hình 3.13: ự phụ thuộc từ độ mẫu D1 vào điện tác dụng l n hai cực lớp áp điện P đo theo g c khác Kết lu n ô Chế t ú x trực tiế hợ ều thể hi C hi ượ ả v t li u tổ hợp PZT/NiFe/CoFe bằ ươ ớp sắt t N F /C F ẫu tổ ặ mề ết ả ảo t cảm ứ ế PZT C dị ướng mặt phẳng chiế ưởng củ ườ n thế/ 12 n ế ũ ượ tt ì y ươ y T ết ể ứng dụ ường Hbias phải nhỏ vi c sử dụng t ường Hbias ế dù ược thực tế, ị lự ể ảo t phả HC , ì ỏ yt ốt CHƢƠNG 4: HỆ VẬT LIỆU ĐA PHA SẮT TỔ HỢP PZT/NiFe/CoFe CHẾ TẠO TRÊN ĐẾ PZT PHÂN CỰC NGANG Tươ ự ể ì ẫu chế t y ết ươ ẫ N4 (ứng vớ ú x lớ N F g ế PZT â ý ự ược lựa chọn ượ u lầ N1, N2, N3 ú x lớp CoFe cố ị y ổ 10, 20, 40 60 10 ú, ời ú 4.1 Cấu trúc tinh thể, vi mô thành phần S ới giả N1 ỉnh nhiễu x ặ â ực ngang, ta th y mẫu ú ủ o ỉnh nhiễu x lớn nh t t S ế PZT nhiễu x củ 2 = 31.2 ươ ứng vớ ị ế PZT với ướng (110) ới phổ nhiễu x chuẩn (t thẻ chuẩn JCPDS #23-297 , ỉnh nhiễu x t i 2 = 44o chứng tỏ t n t i lớp sắt t N F /C F C ú ý ằng lớp NF C F ỏ ,d ườ ộ củ ỉ ô õ é 4.2 Tính chất từ Trong ô ường hợp t ườ ới mặt phẳng mẫ , ă ă ề d y ịt ươ ô ộ ã MS, Mr NF T chiều giảm dần chiều lớ 45o , , ự NF ă C M, M45o nhỏ ướng HC l ị t ươ x ộ M// 4.3 Ảnh hƣởng điện đến tính chất từ 4.3.1 Sự N PZT, t y ổi t ú ã ộ dướ y, ộ M v t li u tổ hợ dụng củ n n U dụ y ổi gầ 13 n cực yế n y ổi M ũ U Sự 530  mẫu N2 lớn nh 470  nhỏ nh M/U dướ tt 1.33, ò 1.20 Đ ề ối với mẫu N4 y ù ợp với kết ã y ổ y ả ề ả Đối với h v t li u tổ hợ y, ế PZT , phẳ N F /C F â n t PZT/NiFe/CoFe khả ự ướng [100] ứng với biến d ng 1 Mặ =0 với trục ứng su t, tứ N ã giả dươ >0 ướ o ú ảo lu n phầ , lớp sắt t ô song song ể khẳ ịnh K > , ớp sắt t N F /C F ị  > 0, chứng tỏ ứng su t củ é Đề ộ n ướng ứng su t nằm mặt dị ướng mặt phẳng D ă n ối với 4.3.2 Mô ì ứng su dụng củ y ă ù ợp với kết ã n số t ế PZT ảo lu n ề dụng Hình 4.11: a) Màng từ tác dụng ứng suất b) Mô hình dị hướng từ cảm ứng suất trường hợp đế áp điện phân cực ngang 4.3.3 Q ì C ú y ổ ảo t dướ dụng củ ểq ị ướng t y hi ị n ượ n U x 14 ô NiFe/CoFe ị G ị ảo t y ới t mẫ ườ X ướ ă ế ảo t ũ ă ườ ường Hbias = -500, 50, 200 ường Hbias = -100 Oe Hbias = -50 O , dươ ỳ t ng mẫu Kết ă t dụ y ổ ị ảo U = 270, -200, -250 ứng vớ ượ y q ườ n thế/ ị ĩ nhớ ữ -300 V lầ ượt ảo t , ă ổ ị ặc ượng é ng thờ y â ể sử ướng ị ảo r t nhỏ ường Hbias = -50 Oe, U = 15 V (mẫu N2) ường Hbias = -100 Oe Khả ă n nhỏ ự dụ y ổ moment t v t li u t Kết cho th y nhữ t t dụng L y 500 O K ịU ể thực hi n vi U = 25 V (mẫu N3) t i t y c nh tranh giữ ì U = V ối với mẫu N4 t i t ặt Kết rằ ì ế ả ối với mẫ N2, ươ ường Hbias ô y ý ĩ ể ảo ể ứng dụ ộ 600 N1 N2 N3 N4 400 Ud 200 -200 -400 -600 -400 -200 200 400 Hbias (Oe) Hình 4.13: Giá trị Uđ mẫu Ni đo từ trường khác 4.4 Ảnh hƣởng phƣơng từ trƣờng đến tính chất từ S thị M α U = -200, 100 V, ta th y ổ d x ì U = V mẫu N1 vớ ườ , ị cự 15 ặ ,d i, cực tiể thị M α ì ến y ổ è ổi theo biế ổ õ , y Xé ộ Dướ dụng củ hi ự ố ị , i mộ y ổ ườ ô ịt ối với t t ng nh , ườ Mα ộ mẫu thay ế ổi d ườ x t ực tiểu Hbias=50 Oe 400 M (emu) 200 U=0V U=100V U=-200V -200 -400 60 120 180   240 300 360  Hình 4.17: Sự phụ thuộc từ độ vào hướng từ trường M( ) mẫu N1 đo Hbias = 50 Oe trường hợp: a) U = -200, 0, 100 V 4.5 Ảnh hƣởng chiều dày lớp sắt từ đến tính chất từ N tổ hợ c chế t o v t li y ổ ã ảo lu n , ú ô ũ ã chế t tổ hợp chiề d y ớp NiFe cố ị C F y ổi t 190, 225, 320 S 10 , ượ ế ảo t U củ ề d y ớp NiFe , ề d y C F trị t ường Hbias ườ ể Hì ề d y ớp u M1, P1 ẫ N1, M1 P1 ường Hbias = 50 Oe, kết rằng, U = -165, -300 ă v t li u 4.18 Kết Với mẫ N1, q ược U = -150 V ô 16 ù -250 V ă ươ ự ì ảo t cảm ứ ần t ịt ường Hbias n 600 N1 M1 P1 400 Ud(V) 200 -200 -400 -600 -800 -200 -100 100 200 Hbias (Oe) Hình 4.18: Giá trị Uđ mẫu c chiều dày lớp CoFe thay đổi đo từ trường Hbias khác Kết luận chƣơng ô Chế t ú x ỏng t d y ớp CoFe cố ị ến 90 nm C lớp sắt t ũ ả ượ tổ hợp PZT/NiFe/CoFe v t li ế PZT 190 â ề d y ưởng củ ươ ứ ực ngang, với chiều NF ườ ả y ổi t 10 ề d y ết CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT 5.1 Ảnh hƣởng điện trƣờng đến tính chất từ vật liệu đa pha sắt cấu trúc micro-nano 5.1.1 Lý yết Landau hi u ứ n t v t li ắ pha Cô òq ứ y ộ thẩ ô ọng vi c t o hi u ứ ặ ộ thẩm t n t lớn H số 17 nt ô ỏ ặc bằ ụ thuộ ộ t thẩ n thẩm t ng pha v t li u 5.1.2 Lý yế uứ 5.1.2.1 Cơ ý dụng t ộ ết c u yết tổ hợ Khi v t li d ì tổ hợp v t li dướ ươ n t dựa ọ ặt t ường, lớp v t li u sắt t ược truyền v t li d sang lớp v t li ọc giữ ự giảo biến d ng, y ìd ược l , ần số d ứ xây dự ũ yền ớp Nế ết ng thờ ết bề mặt giữ ớp v t li lớ ường xoay chiều, ộ ộ ược truyền giữ ì ẫ ôn tần số ường xoay chiều t 5.1.2.2 Xây dự ô ì Vi c tiế ươ ì ết c u với mụ ỉ phần thể nt ự ề hi u ứ ú ý yế ự phụ thuộc h số ũ ầy ủ cứu Kết ô ì ườ dụ , q n t xảy v t li ược biểu thứ số ường hợp nt tần số th p: E   s11(1  v)  pd 31 m q11 ( p s11 (1  v)   m s11.v) p  33 p s11  p s11 (1  v). pd 31 p  Sử dụ ược biểu thứ E   ô ứ số ã n t t  (5.19) phần phụ lục, ta thu ường tần số p d 31 m q11 tan m kL  (1  v)v p m s11 (1  v)   m s11v p  33 a kL 18 : (5.20) 5.1.3 Mô ì ý yế ươ T ô ì y ướng t ô nt ú ô q ến d ng hợp t t dị dị ướng t tinh thể, dị ướng t dị ướng t bề y ổi tổng dị ướng t củ mặt, ướng t ượ x ịnh ă Tổ ượng dị [54, 150]: Ftotal(V)= Fmc + Fshape + Fme(V ) + FS(V ) y ổi tổng dị ướng t dướ Sự chiề d y ô (5.21) dụng củ ường dọc theo ể ược biểu diễn theo tham số ộ d y d ức: OP H eff   2c  K S (V )   B1 1  12   p (V )   c11  d    OP OP H eff (V )  H eff (0) MS   OP OP H eff (0) H eff (5.26) 5.1.4 Kết ươ Sử dụ [67, 76], ú Đối với c ô ì 5.26 ã ượ ô H effOP ị ú ổ hợ PZT/N F /C F 1.95 h n dcr Độ d y ế ế PZT ằ ã ố ược â yển pha dtr ối vớ t ố v t li ì 5.7 ực dọ , ộ d y ới ế ươ n , ượ ướ ảng 0.2 nm N V ỉ ượ q ổ ược ì 5.7, b ối với c H effOP ú ối xứ u ổ hợ PZT/N F /C F X (U) t â ược d u củ εp Hơ ả ế dươ ữa, l y phần dươ 19 H effOP ướng thay ược quyế , ứng su t t ịnh ế PZT ứng su é h số t giả dươ ả ươ ữ cho trục dễ t H effOP , ự giảm M(U), phản ả ự ươ ươ ự nt y ổi dị ướng t N F /C F ằ ươ ặt phẳng Do ự y ổi t ô biến d ng chiế q ể ượ ú ổ hợ PZT/N F /C F 3.2 ộ ều khiển bở n ế, ũ n c u y U(V) Hình 5.7: Sự thay đổi cảm ứng điện trường H effOP vật liệu đa pha sắt tổ hợp PZT/NiFe/CoFe với chiều dày lớp FM khác 5.1.5 Kết lu n N ả y, bằ minh c PZT ây d ng chiế ú ự giảm t ế, ị ịn ượ , ổ hợp PZT/NiFe/CoFe, ứng su ộ ến ế ươ nt ú ô é d ô q y ổi dị ướng t cảm ứng bở ứng ế ến n 5.2 Ảnh hƣởng yếu tố dị hƣớng lên trình tái định hƣớng spin vật liệu đa pha sắt tổ hợp cấu trúc micro-nano 5.2.1 Mô ì 20 a) b) Hình 5.8: a) Cấu trúc vật liệu PZT/NiFe/CoFe với đế P phân cực ngang b) Quá trình thay đổi định hướng mômen từ 90o lớp sắt từ tự T ì 5.8 dù cự ô ứ ú c ể t li Bằ , ể ì ượ PZT/N F /C F ế PZT ối thiể ượng ă ường giới h n (phụ thuộ â 2) E crfsw   ườ cr bsw E ườ C k  d   0 M s H ex  W d B1  d33  d31  K1  0 M s2 ể  y ổ ướng t q ì , C k  d   0 M s H ex  W d B1  d31  d33  K1  0 M s2 ể y ổ Trong phần kết quả, ể ti ường tới h ộ (5.41a) q ì ướng t ộ ề ộ lớ , ú ị ị 5.2.2 Kết 21 (5.41b) q ô ối ẽ ì nghịch ị củ n C ú ô ị , ý d Khả d yd ô cho th y ă xé ới xu t hi n củ t tự d , ă d y d Đ ề Hì nghịch cr Ebsw Rõ , ô ướng t d≤2 yế ộ thu xé y ổ ộ d y lớp sắt ă ị d lớ , Vớ ă thuộ ô ằ ị (E< E ô ỉ ị ứ ịd=2 y , ị 300V ươ ườ ươ ứng vớ T ường 3.2 ườ ô ến d ng truyề ô ầ V/ y 22 ò ụ ượ ớp sắt t ể quay Kết V/ , ộ ể ghi t ườ y nế ì ục t dễ ột y ể ược sử dụ ường nằm dả ực nghi ến biến Đề ườ ườ ể ây cr ộ d y d lớp tự ộ dụ d > ủ lớ ượng bề mặt ượng bề mặt dẫ ượng bề mặ Đ ề x y ă E crfsw ường giới h n Ecr Đặc bi , ô ộ ối với hai ến xu t hi n củ ị nhớ MERAM thực tế, ường thu n ường cong t ướ ộ ịch ủ ủ ý ượng bề mặt Kết n ường Ecr Đ yế ể ị ă y phụ thuộc củ ểm giao giữ dụ ị ộd yd ù t ường Ecr ường giới h n Ecr phụ thuộc m d ổ , 5.10 5.41 , ượng giới h n (nghịch) giảm tuyế ĩ y ổ ị ă ứ ủ ự phụ thuộc củ ượng giới h n (thu ường hợ ô ị ộd y Ecr, t ộd y hi ườ S ả ới kết ị , n ù ợp với Hình 5.10: Sự phụ thuộc điện trường thuận vào chiều dày d lớp 23 E crfsw sắt nghịch từ tự cr Ebsw KẾT LUẬN - ô Chế t ế d mẫu v t li PZT/C C ế ú x trực tiế n (PZT/NiFe-C F C ỏng sắt t ết khả ú ượng tố th y h mẫ ươ sắt tổ hợp bằ ặ ô, t ng pha v t li u - N ứ khả ặ t mề ủ - dị ướng mặt phẳng chiế ổ ô dụng củ ườ ườ ị ảo t phụ thuộ ường quyế Bằ ị q ả HeffOP(U) phả ự ế ế ươ ến ú ổ hợ PZT ườ ườ ổi t ộ ị ượ ường dị ự ướng t ượ ị ươ ườ , ướ ă ì minh giảm  ộ dụng so vớ ộng Sự c nh tranh giữ - n cho th y ỉ phụ thuộ ướng củ , ế, chứng tỏ tổ hợp PZT- t t v t li N F /C F dướ mẫ t ớp sắt t mềm ự biế Khả mẫu cho th y t t củ , ụ thuộc ườ B ột ườ ă ứ q ộ ực dọc)/NiFe/CoFe 24 nh ượng t ã ứng n n M U ến d ng chiế y ổi dị ướng t cảm ứng bở â ò ướng hi u dụ ô ộ dị ướng v t li u t y ổi t nt y ổi t ế n c u DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN [1] N.T Minh Hong, P.D Thang, N.H Tiep, L.V Cuong and N.H Duc 2011 , “V -controllable magnetic behavior in PZT/NiFe/CoFe ”, Adv Nat Sci: Nanosci Nanotechnol 2, 015015 [2] N.T Minh Hong, P.D T , N.H D 2011 , “C PZT/N F /C F ”, Proceeding of The 3rd International Workshop on Nanotechnology and Application IWNA, 869-873 [3] L.V Cuong, N.T Minh Hong, P.D T 2011 , “T d NF yC y ”, Proceeding of The 3rdInternational Workshop on Nanotechnology and Application – IWNA, 874-877 [4] N.T.M Hong, N.H Duc and P.D Thang (2013), “C magnetoelectri PZT/N F /C F ”, Int J of Nanotechnology 10 (3/4), 206 - 213 [5] N.T.M Hong, P.T Ha, B.N.Q Trinh, P.H Cong, N.D Duc, D.D Long, P.D Thang 2013 , “S z d d d d d d y”, Proceeding of The 4rd International Workshop on Nanotechnology and Application - IWNA, 359364 [6] N.T Minh Hong, N.B Doan, N.H Tiep, L.V Cuong, B.N.Q Trinh, P.D Thang and D.H Kim (2013),“Switchable voltage control of the magnetic anisotropy in heterostructured nanocomposites of CoFe/NiFe/PZT”, Journal of the Korean Physical Society 63 (3), 812-816 [6] N.T Minh Hong, P.D Thang, D.D Long, P.T Ha, N.N Trung, P.H C , N.D D 2014 , “T -sensitivity of a critical electric field induced magnetic easy-axis reorientation ferromagnetic/ferroelectric y d ”, Communications in Physics 24 (3S1), 71-79 [7] N.T Minh Hong, P.T Ha, L.V Cuong, P.T Long, P.D Thang (2014), “E d d d z w C F /N F /PZT ”, IEEE Transactions on Magnetics 50 (6), 2005204 [6] N.T Minh Hong, P.T H , P.D T 2014 , “S d PZT/C C ”, Communications in Physics 24 (3S1), 99 Danh mụ y 09 ô ì 25 [...]... chứng tỏ rằng ứng su t củ é Đề ộ n ướng ứng su t sẽ nằm trong mặt dị ướng mặt phẳng D sự ă n thế ối với 4.3.2 Mô ì ứng su dụng củ y ă ù ợp với kết quả ã n thế số t ế PZT ảo lu n ở ề dụng Hình 4.11: a) Màng từ dưới tác dụng của ứng suất b) Mô hình dị hướng từ cảm ứng suất trong trường hợp đế áp điện phân cực ngang 4.3.3 Q ì C ú y ổ ảo t dướ dụng củ ểq ị ướng t y hi ị n thế ượ n thế U x 14 ô của NiFe/CoFe... Mα ộ của mẫu thay ế ổi d ườ x t ực tiểu mới Hbias=50 Oe 400 M (emu) 200 U=0V U=100V U=-200V 0 -200 -400 0 60 120 180   240 300 360  Hình 4.17: Sự phụ thuộc của từ độ vào hướng của từ trường M( ) của mẫu N1 đo tại Hbias = 50 Oe trong trường hợp: a) U = -200, 0, 100 V 4.5 Ảnh hƣởng của chiều dày lớp sắt từ đến tính chất từ N ắt tổ hợ c chế t o v t li y ổ ư ã ảo lu n ở , ú ô ũ ã chế t ắt tổ hợp. .. thế trong c u y U(V) Hình 5.7: Sự thay đổi cảm ứng điện trường của H effOP trong vật liệu đa pha sắt tổ hợp PZT/NiFe/CoFe với các chiều dày lớp FM khác nhau 5.1.5 Kết lu n N ư ả y, bằ minh rằng trong c PZT ây d ng chiế ư ú ự giảm t ế, ị ịn ượ , ổ hợp PZT/NiFe/CoFe, ứng su ộ ơ ến sự ế ươ nt ú ô é d ô q y ổi dị ướng t cảm ứng bở ứng ế ến n thế 5.2 Ảnh hƣởng của các yếu tố dị hƣớng lên quá trình tái định. .. của các yếu tố dị hƣớng lên quá trình tái định hƣớng spin của vật liệu đa pha sắt tổ hợp cấu trúc micro-nano 5.2.1 Mô ì 20 a) b) Hình 5.8: a) Cấu trúc vật liệu PZT/NiFe/CoFe với đế P phân cực ngang b) Quá trình thay đổi định hướng mômen từ 90o trong lớp sắt từ tự do T ì 5.8 dù cự ô ứ ơ ú c ể t li Bằ , ể ì ượ PZT/N F /C F ế PZT ối thiể ượng trong ă ường giới h n (phụ thuộ â 1 2) E crfsw   ườ cr bsw... Giá trị Uđ của các mẫu c chiều dày lớp CoFe thay đổi đo tại các từ trường Hbias khác nhau Kết luận chƣơng 4 ô Chế t ú x ỏng t d y ớp CoFe cố ị ến 90 nm C lớp sắt t ũ ả ượ ắt tổ hợp PZT/NiFe/CoFe bằng v t li ế PZT 190 â ề d y ớ ưởng củ ươ ứ ực ngang, với chiều NF ườ ả y ổi t 10 ề d y ủa ết CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT 5.1 Ảnh hƣởng của điện trƣờng đến tính chất từ của vật liệu đa pha sắt cấu trúc micro-nano... 2 = 44o chứng tỏ sự t n t i của lớp sắt t N F /C F C ú ý ằng lớp NF C F ỏ ,d ườ ộ củ ỉ ô õ é 4.2 Tính chất từ Trong cả 3 ô ường hợp t ườ ới mặt phẳng mẫ , ă ă ề d y ớ ịt ươ ô ộ ã MS, Mr NF T chiều giảm dần khi chiều lớ 45o , , ự NF ă C M, M45o nhỏ ơ ướng HC l ị t ươ x ộ M// 4.3 Ảnh hƣởng của điện thế đến tính chất từ 4.3.1 Sự N ư PZT, t y ổi của t ú ã ộ dướ y, ộ M của v t li u tổ hợ dụng củ n thế... CHƢƠNG 4: HỆ VẬT LIỆU ĐA PHA SẮT TỔ HỢP PZT/NiFe/CoFe CHẾ TẠO TRÊN ĐẾ PZT PHÂN CỰC NGANG Tươ ự ể ì ẫu chế t y ết quả ươ ẫ N4 (ứng vớ 4 ờ ú x lớ N F g ế PZT â ý ự ược lựa chọn ượ u lầ N1, N2, N3 ú x lớp CoFe cố ị y ổ 10, 20, 40 60 10 ú, ời ú 4.1 Cấu trúc tinh thể, vi mô thành phần S ới giả N1 ỉnh nhiễu x ặ ư â ực ngang, ta th y mẫu ú ủ o ỉnh nhiễu x lớn nh t t S ế PZT nhiễu x củ 2 = 31.2 ươ ứng vớ ị... micro-nano 5.1.1 Lý yết Landau về hi u ứ n t trong v t li ắ pha Cô òq ứ y ộ thẩ ô ọng trong vi c t o ra hi u ứ ặ ộ thẩm t n t lớn H số thế 17 nt ơ ô ỏ ơ ặc bằ 1 ụ thuộ ộ t thẩ n thẩm của t ng pha v t li u 5.1.2 Lý yế uứ 5.1.2.1 Cơ ở ý dụng của t ộ ết c u yết ắt tổ hợ Khi một v t li d ì ắt tổ hợp trong v t li dướ ươ n t dựa ơ ọ ặt trong t ường, lớp v t li u sắt t ược truyền trong v t li d sang lớp v t li ơ ọc... giảm của  ộ dụng so vớ ộng Sự c nh tranh giữ - n thế cho th y sự ỉ phụ thuộ ướng củ , ế, chứng tỏ sự ắt tổ hợp PZT- t t của v t li N F /C F dướ mẫ ư t ớp sắt t mềm ự biế Khả mẫu cho th y t t củ , ụ thuộc ườ B ột ườ ă ứ q ộ ực dọc)/NiFe/CoFe 24 nh ượng t ã ứng n thế n thế M U ến d ng chiế y ổi dị ướng t cảm ứng bở â ò ướng hi u dụ ô ộ của dị ướng của v t li u t y ổi của t nt y ổi t ư ế n thế trong. .. kết quả ị , n thế ử ù ợp với Hình 5.10: Sự phụ thuộc của điện trường thuận vào chiều dày d của lớp 23 E crfsw sắt nghịch từ tự cr Ebsw do KẾT LUẬN - ô Chế t ế d mẫu v t li PZT/C C ế ú x trực tiế n (PZT/NiFe-C F C ỏng sắt t ết quả khả ú ượng tố th y h mẫ ươ sắt tổ hợp bằ ặ ô, ư ủa t ng pha v t li u - N ứ khả ặ t mề ư ủ - dị ướng mặt phẳng chiế ổ ô dụng củ ườ ườ ị thế ảo t phụ thuộ ường quyế Bằ ị q
- Xem thêm -

Xem thêm: Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tin, Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tin, Chế tạo và nghiên cứu một số tính chất đặc trưng của vật liệu tổ hợp cấu trúc micronano trên nền sắt điện định hướng ứng dụng trong lưu trữ thông tin

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nạp tiền Tải lên
Đăng ký
Đăng nhập