I HC QUC GIA H NI TRNG I HC KHOA HC T NHIấN ằ* ằJ ằ*ằ rằ !ô *1# ằ* ằ U r*1* *!< #1ằ ằp rô rằ TấN TI XY DN G H O V NGHIấN c u T TNH CA CC MNG MNG BNG T Kấ HIU NU IIALL D T ll N G M S: Q T - 05-10 CH T R è TI (HOC D N): TS PHM HNG QUANG CC CN liụ THAM GIA: (Ghi rừ hc hm, hc v) PGS.TS N guyn Huy Sinh H c viờn cao hc N guyn Anh Tuõn Hc viờn cao hc: Trn Q uang Hng H c viờn cao hc: N guyn Th Võn Anh A I HOC QUC GIA H N o TRUNG TM THềNG TIN TH VIN DT / ó II N I - 0 Bỏo cỏo túm tỏt (t 1-3 trang) bng ting Vit a Tờn ti (hoc d ỏn), m ó s , Xõy dng h o v nghiờn cu t tớnh ca cỏc m ng m ng bng t k hin ng H all dỡ th ng -m ó s Q T05-10 b Ch n ỡ ti (hoc d ỏn): TS Phm Hng Q uang c Cỏc cỏn b tham gia: PGS.TS N guyn Hy Sinh Hc viờn cao hc: N guyn Anh Tun Hc viờn cao hc: Trn Q uang Hng Hc viờn cao hc: N guyn Th Võn Anh d Mc tiờu v ni dung nghiờn cu Tỡm hiu v hiu ng Hall d thng v cỏc c ch liờn quan > Xõy dng h o hiu ng Hall d thng *1* Thc hin mt sụ phộp o chun h Xõy dng thnh bi ging thc cho sinh viờn chuyờn ngnh e Cỏc kt qu l dc Trong vt liu t, in tr Hall ngoi phn úng gúp ca in tr Hall thũng thng (OHE) t l vi t trng ngoi, cũn úng gúp ca din tr Hall d thng (AHE) t l vi t ca m u theo cụng thc sau: (1 ) p = R nH + R s M Vi R() l h s H all thng, Rs l h s Hall d thng, H l t trng ngoi, M l t ca mu Ngy nay, ngi ta cho rng hiu ng Hall d thng c gõy nờn bi hai c ch: c ch tỏn x lch gúc (skew scatering) ti cỏc lõm tỏn x v c ch nhỏy v trớ (side jum p) ca cỏc ht ti T k hiu ng H all t lu ó c bit n l m t thit b hiu qu o ng cong t tr ca cỏc m ng m ng t Tớn hiu th li (T h H all d Ihng) t l , , 'ô ' J y {M , nghch vi chiu dy ca m u theo cụng thc: * vi t l dy ca mu Ngoi l k hiu ng H all l thit b cú kh nng phõn tỏch t lớnh ca cỏc mng m ng hai lp (t cng-t mm) Cụng vic ny khụng th thc hin c bi cỏc l k khỏc vỡ giỏ tr chỳng o c l t n g c n g s ú n g g ú p c a hai lp H o c xõy dng ti b mụn Vt lý N hit llip cú th lm vic ti vựng nhil t Nhit phũng (300 K) xung n nhit N it lng (77 K) Cỏc mi dũ m bung mu dirc b trớ theo cu hỡnh van-tlc-Pauw, kớch Ihc mu l mill X M u c t bung chõn khụng, sau ú c bung chõn khụng dc nhỳng vo nit lng N hit ca bung mu cú th dc iu chnh nh lũ dt H o c thit k thờm m t h thng trao i khớ d lm mụi trng trao di nhit cho mu, khớ c dựng cho h o l khớ tr Ar hoc khớ Heli cú sch cao I on b h c t mt l trng ca mt nam chõm in, l trng cú ln cc i Tesla Cn mau c thit k cú th quay quanh trc thng ng, nh vy gc gia mt phng mu v t trng cú th thay i Cỏc i lng: t trng, nhit cua bung mu, in tr Hall c ghộp ni vi mỏy tớnh qua mỏy o nng Keithley Thụng qua phn mm x lý sụ liu ta cú th lớnh c din Ir Ilall d thng ca mu t tớnh cn o Chỳng tụi ó tin hnh chun h o bng cỏc phộp o trờn mng mng t gio TefecoHan nhit phũng v nhit Lhp Cỏc kt qu cho thy rng h o cú th c cỏc mu cỏc nhit khỏc v cho kt qu phự hp vi cỏc kt qu ó cụng b H o ó c xõy dng thnh bi thc chuyờn f Tỡnh hỡnh kinh phớ ca ti (hoc d ỏn) STT Ni dung Thanh toỏn tiờn in nc Tụ chc Seminar Thuờ khoỏn chuyờn mụn (o c mõu v x lý sụ liu) Mua sỏch, ti liu dựng cho chuyờn mụn Hp ụng gia cụng c khớ Vt t phũng Mua Vt t Tng K H O A QUN Lí (Ký v ghi rừ h tờn) /\ S tin (ilng) 400.000 1.800.000 1.600.000 1.000.000 4.000.000 150.000 1.050.000 10.000.000 CH T R è T I / r u r '/ l , a / T R N G jB JK )C K H O A H C T N H Iấ N OH Hlu TRUNG f o // TLi T^7tii;r \ V A / / H I 1k h o a h T N Lts CJ& id iv e/ÊJi*r Bỏo cỏo túm tt (t 1-3 trang) bng ting Anh a Title: B uilding-up an anom alous H all m agnetom eter and using it to investigate the m agnetic properties o f thin film s Code: Q T - 05-10 b Coordinator Dr Pham Hong Q uang c College Prof Nguyen Huy Sinh M s.Sludent N guyen Anh Tuan M s.Student Tran Q uang Hung M s.Student N guyen Thi Van Anh d The aim and the content of projcct Im proving the understanding on the anom alous Hall effects and its relative m echanism s Building-up an anom alous Hall m agnetom eter > Carrying-out som e m easurem ents on m agnetic thin films lor calibration and demo > Establishing a practicum for students e M ain results In a m agnetic m aterial, the Hall effect consists of Ihe ordinary Hall e flee I (O H E) and the anomalous H all effect (AHE) The anom alous Hall effect is caused by m agnetization of sam ples with two m echanism s: the side jum p and the skew scattering of carriers at the scattering centers A H E is a principle of ihe Hall m agnetom eter, a good tool for study of m agnetic thin films The Mall m agnetom eter built at Cryogcnic laboratory can work ill the range of tem perature from 77 K up to 400 K The angle betw een the surface of film and m agnetic field can be changed The four probes arc in a Van der Pauw configuration Some m easurem ents have been canietl-oul on m agnetic thin films for calibration and dem o A practicum based on this m agnetom eter has been established PHN CHNH BO CO: M C LC Trang H iu ng I ớa ll d th n g 1.1 Cỏc c ch ca hiu ng Hall d th ng 1.2 M ụ t hin lng lun hiu ng Hall d thng cỏc vt liu l lớn h Xy dng t k hiu ng H a ll 11 2.1 B phn thu tớn hiu H a ll 12 2.2 B phn x lý tớn hiu ca h d o 15 2.2.1 Phng phỏp thu tớn hiu ca h o 16 2.2.2 Phng phỏp x lý s liu thc n g h im 16 M t so kt qu 19 3.1 Kt qu chun hụ o trờn móu mng TefecoH an (Tb(Fe,Co)| 19 3.2 M t s kt qu thu c ca h o .20 4.3.2.1 Kt qu o th Hall trờn mu T a /F e P t 20 3.2.2 Kờỡ qu thu c trờn mu FePt 21 3.3 Hiu ng Mali d ilỡirng Irong mng mng hai lp 22 LI M U H iu ng Hall d thng c gõy bi tỏn x spin - qu o ca cỏc in t li cỏc vựng bt trt t ca mng tinh th cỏc h vt liu khỏc Iihau Trong nhiu thp k qua, cỏc nghiờn cu v hiu ng Hall v ng dng ca hiu ng ny ó c cỏc nh khoa hc v cụng ngh quan tõm v trung nghicn cu Cỏc kt qua (hu dc ngy cng phong phỳ v tr thnh h thng cho cỏc loi vl liu H o da trờn nguyờn lý ca hiu ng Hall dó dc cỏc nh llic nghim nghiờn cu v ch to thnh cụng, tr thnh m t cụng c vụ cựng hu ớch vic phõn tớch t tớnh ca cỏc vt liu t Hin nay, cỏc nh khoa hc trung di sõu tỡm hiu cỏc hiu ng vt liu cú kớch thc nanụ, cỏc quỏ trỡnh vt lý xy cỏc vt liu cú kớch thc nanụ hon ton khỏc so vi cỏc tng tỏc cht rn, vic tỡm hiu cỏc c ch võt liu ny ang l mt hng i y mi m nờn dó thu hỳt c s quan tõm ca ụng o cỏc nh khoa hc trờn th gii Trong cụng ngh lu tr thụng tin, cỏc mng mng ghi t hai lp l loi mng m ng cú mt lu tr thụng tin cao v cú tớnh bo mt tt, m hng mi lnh vc 1LIU tr thừng tin vi tnl cao Vic kim Ira cht lng ca cỏc mng m ng ny l I11I hi toỏn v cựng khú khn cho cỏc phộp l ca cỏc h l tớnh thụng iling ỏp ỳng nhng nhu cu thc l dú, h o da trờn hiu ng Mali di ó gii quyt hiu qu bi loỏn nghiờn cu t lớnh ca cỏc m ng m ng ghi l hai lp ny Kt qu thc nghim cựng vi nhng lý thuyt c cỏc nh khoa hc nghiờn cu gii thớch hiu ng Hall cỏc loi vt liu, vic tỡm hiu cỏc cu trỳc vi mụ ca vt liu thu c kt qu chớnh xỏc cao v cú ý ngha khoa hc H o da trờn hiu ng Hall cú th o c t tớnh ca cỏc mng m ng cú kớclỡ thc nanụ một, cỏc m ng m ng ghi t hai lp, cỏc m ng m ng bỏn dn t pha loóng , ó cho thy s vt tri vộ u im so vi cỏc t k thụng thng Hn na h da UC11 hiu ng Mali cũn 1è1 mt thit b tln gian, cú Ih t xõy dng vi clỡi phớ Ihp, phự hp vi iu kin kinh t ti Vit nam v cỏc nc ang phỏt trin khỏc Do dú chỳng tụi ó tin hnh nghiờn cu v xõy dng h o ny phc v cho cụng viờc nghiờn cu v o to b mụn, ỏp ng cho dũi hi ngy cng cao cua khoa hoc hiờn di N I D U N G CH N H H iu ng H all d thng 1.1 Cỏc c chờ ca hiu ng H all thng Mụ hỡnh lý thuyt gii Ihớch cho hiu ng Hall d thng 11ong vt liu cú t tớnh ó c xut t nhng nm 50 ca th k trc [1-3] Cỏc tỏc gi ó cho Lng, cú hai c ch úng gúp vo hiu ng H all d thng, ú l c ch tỏn x lch goc (skew scattering) v c ch nhy v trớ, hỡnh v mụ t cho hai c chờ dc chi tien hỡnh Hỡnh 1: C ch tỏn x lch gúc (a) v c ch nhy v trớ (b) â ng vi din t cú spill thun đ ng vi in ớcú spill nghch C ch tỏn x lch gúc dc mụ t nh sau: nu mt phng súng ti ca cỏc din t lỏn x bi cỏc tõm tp, c c trng bi vccl súng k Do tng lỏc ca spill - qu lm cho biờn ca bú súng khụng ng nht theo cỏc phng khỏc nhau, biờn ca bú súng theo cỏc phng khỏc ny ph thuc vo hng ca cỏc súng ti, cỏc tõm tỏn x v hng ca spin Sau quỏ trỡnh tỏn x ti tõm tp, lm cho cỏc electron b lch hng i ban u ca nú, lch Iiy thụng thng cú ln khong 10 '2 radian C ch tỏn x lch gúc ny dc ch trờn hỡnh I a Trờn hỡnh b l hỡnh v mụ t cho c ch nhy v trớ (side jum p), c ch ny c gỏy bi s dch chuyn ca tõm bú súng ti cỏc tõm quỏ trỡnh tỏn x, d dch cluiyờn ny cú ln c ô 10' m, c ch nhỏy v trớ ny luụn luụn ph thuc vo spin cua cỏc in t N h vy c hai trng hp ny u c gõy bi s khụng i xng ca bú súng quỏ trỡnh tỏn x, s khng i xng ny ph thuc vo trng thỏi spin ca din t hay tng tỏc ca cp spin - qu o ca din t, kt qu ca quỏ trỡnh ny lm cho dũng spill Ihun v spin nghch cú giỏ Ir khỏc nhau, lm xut II1 dũng spill v llinh phn dũng in ngang cỏc vt liu t, dớly l nguycn nhõn chớnh gõy nụn hiu ng Hall d thng cỏc vt liu t in tr c ch tỏn x lch gúc v c ch nhy v trớ úng gúp vo din tr Hall d thng cng khỏc nhau, úng gúp ca in tr c ch tỏn x lch gúc t 1C' tuyn tớnh VI in tr Hall cũn úng gúp ca in tr c ch nhy v trớ t l vi bỡnh phng in tr Hall ny in tr H all d thng ca mt cht t tớnh thụng thng c viờt di dng: PH=P*y=aP*x + bK (11 ) M i liờn h quan trng ca hai thnh phn ny l u ph thuc cỏ vo nhit d v mt tõm tỏn x ca vt liu t tớnh Cỏc mụ hỡnh lý thuyt gii thớch cho hai c ch trờn ó lỏn lt c cp n cỏc cụng trỡnh sau ny Karplus v Lutlinger [4,5] l nhng ngi tiờn phong a lý thuyt ca hiu ng Hall d thng bng cỏch xut rng tng tỏc spin-qu o di Bloch l nguyụn nliAi lm lng dón Ilall d lling Kt lun ny dt cAu hi cho Smith [6 ], ngi dó bin luõn rng R s (Rs = R 0A, l hng s Hall d thng) b trit tiờu cỏc mng tun hon ng ó a ý tng s tỏn x phn i xng hay tỏn x lch gúc ca cỏc electron l nng pha S tn ti ca tng tỏc spin-qu o gia spin ca cỏc in t t v m ụm en gúc qu o ca electron dn b tỏn x vt liu st t l nguyờn nhõn gõy s phõn cc in t, ú l phn i xng trỏi - phi tỏn x chờnh lch truyn qua mt phng c xỏc nh bi J v M, ú J l mt dũng, M l l ca mu Kt qu l cỏc electron cú xu hng chuyờn ng v mt phớa, lm tng th theo chiu ngang S phõn cc m ng l c ch st t, vớ d nh m t trng thỏi khỏc ca vựng spin-up v spin-down ti mc Fermi l khe nng lng trao i C ch tỏn x d oỏn in tr Hall d thng t l tuyn tớnh vi din tr dc Sau ú, Bcrger a mt c ch hon ton khỏc, c ch nhy v Irớ m qu o ca in t b lỏn x dch chuyn sang mt bờn ti cỏc v trớ pha tng tỏc spin-qu o Berger tha nhn rng cỏc electron dn b tỏn x bi in th lai hoỏ li tõm v chuyn ng trờn cỏc ng ng th trc v sau tỏn x Trong tng lỏc spin-qu o, s i xng l thp v hai ng ng th cú th trựng C ch nhy bc d oỏn in tr Hall d thng t l vi bỡnh phng in tr dc Tuy nhiờn, vỡ cỏc khú khn thng gp m hỡnh tỏn x pha cỏc vt liu thc t nờn nú khụng th so sỏnh nh lng vi thc nghim Cõu hi t l in tr d thng núi chung c coi nh hiu ng bờn ngoi ph thuc nht vo tỏn x pha hay khụng? thm chỳ ý ny khụng cú gii hn kim tra, v ú s úng gúp ni ti bt ngun t gi thit ca Karplus v L uttinger khụng cũn sc thuyt phc 1.2 Mũ lỏ hin tng lun liiu ng llali d thng troii* cỏc vt liu tự lớnh T rong cỏc vl liu khụng t tớnh, hiu ng Mali cú ngun gc l lc Lorcniz T rong cỏc vt liu cú t tớnh, hiu ng Hall xut hin cũn cú thờm dúng gúp ca tng tỏc spin - qu o, chớnh úng gúp ny gõy nờn hiu ng H all d thng M t cỏch n gin, hiu ng Hall d thng cú th c mụ t da trờnkhỏi nim t trng phõn t Hm =XM, ú M l t ca mu v X h s trng phõn t Trong trng hp ú, t trng tng cng tỏc dng lờn mu l [6-9]: H = H0+ H m hay H = H0+ ,M (1.2) Do ú, biu thc th Hall d thng cú ih vit nh sau: H= HR0I(H0 + H J = Ho R0I(H + XM) = n J ( R 0H0 + R 0M) Hay UH = m,I( R0H0 + RSM) Uh = I(P o + P s ) (1.3) U -4 ) Trong ú: Rs = R(), l hng s Hall d thng, M l thnh phn t theo phng vung gúc ca niu (M = Mi) Vy ta cú th vit: UH= M p 0I + p sl) U -5) ú: p0l in tr Hall thng Ps =/i0RsMj_ l in tr Hall thng Theo mt cỏch khỏc, hiu ng Hall d thng cng cú the lUrc 1è1ễ ta hỏng bien thc sau õy: P h = ( P o+ P s) hay p H = |!0 (R0H0 + RsM jJ (1.6) (1.7) Do cú t M v h s trng phõn t X ln, nờn hiu ng Hall d thng 11011ằ vt liu t ln hn hiu ng Hall thụng thng rt nhiu (Rs ằ R0 v ps ằ p( ) cho nờn quỏ trỡnh tớnh toỏn ngi ta thng b qua s úng gúp ca thnh phn Mali thụng thng Thờm vo ú, ng cong din tr Hall d thng ph thuc t trnđ cú liờn quan cht ch vi ng cong t hoỏ Cú nhiu cụng trỡnh c v lý thuyt ln llrc nghim iló lm sỏng t dũ ny, dng cong din tr Ilall (J ihng v dng cong t tr cú hỡnh dng ging s úng gúp vo in tr Halld thng vt liut theo c ch tỏn x lch gúc, vỡ lỳc ny th Hall d thng t l tuyn lớnh ven t ca mu 10 X õy dng t k hiu ng H all T k hiu ng H all l mt cụng c hu hiu vic nghiờn cu l tớnh cua cỏc mng m ng, c bit l cỏc mng m ng cú dy nh c nano v cỏc mng mng ghi t hai lp Cỏc mng mng c nano cú l rt nh nờn khụng thờ cl c t ca chỳng trờn cỏc t k thụng thng khỏc nh t k mu rung (VSM), t k mu git T ca cỏc mng m ng ghi t hai lp l t tng cng ca cỏ hai lp t cng v t mm , nờn vic phõn tớch t tớnh ca tng lp riờng bit khụng th thc hin trờn cỏc t k thụng thng k trờn Cũn lt nhiu u im khỏc ca t kờ hiu ng H all vic phõn tớch t tớnh ca cỏc vt liu t, o mu cỏc nhit khỏc vi mt s thao tỏc tớnh toỏn n gin, cú th xỏc nh dc nhit chuyn pha ca vt liu_[9- 12J Trong vic xỏc nh nng ht ti ciia cht bỏn dn v du ca hl ti thỡ t k hiu ng Hall gii quyt mt cỏch chớnh xỏc Mt khỏc, trờn th gii t k hiu ng Hall ó xut hin t rt lõu, cho n ngy t k hiu ng H all rt hon thin, l trng ca cỏc h o ny lờn n hng chc Tesla, khc ph hin tng in tr ni ca mu nh hng n ng cong in tr Hall ca mu cỏn o, cỏc h o t k Hall xoay chiu cng i v ó tr thnh h o cú chớnh xỏc cao Cỏc kt qu trCn t k hiu ng Ilall tle iliớnli giỏ l rói lin cy cú liiiớ Ir khoa hc Da trờn iu kin thc t ti Vit nam núi chung cng nh li B mụn Vt lý Nhit thp núi riờng, vic trang b m t h o t k H all thng phm dó vt quỏ kh nng v ti chớnh Nh vy, bi toỏn t xõy dng h o t k hiu ng Hall mt chiu ti b m ụn Vt lý Nhit thp ó c a gii quyt gúp phn hin i hoỏ cỏc h ti b mụn Vic xõy dng thnh cụng h o ny l m t thnh cụng ln v m t thc nghim ca nhúm nghiờn cu chỳng tụi Trong phn ny ca ban lun vón s trỡnh by chi tit vic xõy dng h o t k hiu ng Hall mt chiu dó xõy dng S ca h o bao gm hai phn chớnh: phn thu tớn hiu th Hall v phn x ]ý tớn hiu th Hall thu dc Trờn c s ú t k hiu ng Hall mt chiu cú s nh hỡnh sau õy: H ỡnh 2: S dú khụi ca li hiu ng Hall d thng: ( I ) mu mng cn dfỡ (2) ccỡp nhit in, (3) lũ t, (4) bung mu, (5) nam chõm to t trng, (6) bỡnh ng Nit lng, (7) Nit lng, (8) H thng trao i kliớ (9) Keiihley, (10) mỏy tớnh 11 M H (T) Ninh 11 .SV; sỏnh kt (/n iliclldll vi kot (iu dó CễIII bũ7 /.ớ/ đ ; ỡớỡ kt qu thờ Hỹll ca mu mng Icfccol lando (lc biỡi lự kờ hin ni lall dó xõy dn i : l kt qu dó cụng bụ trờn mu lefecoHaii T cỏc kt qu thu c, h o c khng nh l ỏp ng tiờu chun o cỏc mng m ng t c vựng nhit cao v nhit thp vi cỏc gúc quay khỏc 3.2 Mt s kt q u thu c ca h o Khi h o ó chun xong, chỳng tụi tin hnh o th Hall ca mt s mng mng l Kt qu thu c c trỡnh by di ớỡy 4.3.2.I Kt q u o th Hall trờ n m u T a/F eP t M u m ng Ta/FePt, l mu c phỳn x trờn Si, cỏc thnh phn ca innu l 2/3 Ta, 1/3 FePt, kt qu o th Hall c ch nh trờn hỡnh 12 Kt qu cho thy: ng cong th Hall ca mựng m ng Ta/FePl cha dt c bóo ho Nu t trng ca h o ln quan sỏt c th Hall bóo ho, thỡ la cú th oỏn nhn thnh phn úng gúp vo th Hall cú bao gm thnh phn th Hall thụng thng hay khụng Nhng theo gi thit ca chỳng tụi, mu cú lớnh st t, nờn úng gúp ca thnh phn Ih Hall thụng thng ca mu ny khụng dỏng k (Iirc b qua NCn dng cong th llall thu dc l llựmh plỳin thờ Mai! d iluriig mil I trng gii hn ca h cha du ln d quan sỏt dc thờ I lall hóo lio 20 Hỡnli 12 K et qu o the H all trờn móu Ta/FePt bni t he hiu n IIcill 3.2.2 Kt q u thu uc trờn mu FePt M ng m ng FePt s dng o hiu ng Hall l mng m ng cú thnh phn Fe % :Pt 50% Vi m ng m ng ny, th H all thu c ca mu l rt nh H iu ng Hall d thng ca h mu ny di (lc ln nht thnh phn ca Fe =30% Ihnh phn ca Pt = 70% Vỡ iu kin chun b mu gp nhiu khú khn nờn chỳng tụi khụng to c cỏc mu cho tớn hiu Hall ln nht, nhng chỳng tụi tin hnh hiu ng Hall trờn cỏc mu m ng cú sn nh Irờn Kt qu dc ch Iren hỡnh 13 K t qu irOn hỡnh 13 cho thy: th Hall ca m u o B (T) Hỡnh 13 Kt qu the Hall trờn mng FcPi vi cc gr khỏc trng hp mt phng mng song song vi t trng ngoi to thnh mt ng cong tr, cũn o vi cỏc gúc khỏc nhau, th Hall s khụng cũn dỏng iu ú na chỳng khỏ trựng c quỏ trỡnh tng v gim t trng, nh vy mu mng FePt ny cú d hng mt phng Hn na, tớn hiu th Hall ca m ng 1è1 rt m l k hiu ng Ilall cú (hũ thu nhn c lớn hiu ca mu, chng t h o ó xõy ng cú th o dc cỏc mng mng t cú hiu ng Hall 3.3 Hiu ng Hall d thng m ng mng hai lp K t qu thu c bng t k hiu ng Hall, dc so sỏnh vi kt quỏ bng l k mu rung H ỡnh 14 l kt qu so sỏnh ng cong th Hall v dng cong t cua mu m ng TefecoH an cha Trờn hỡnh 14, cỏc di lng M /M s l t s gia giỏ tr l ti cỏc t Iriig V T t^ s n * B (T) -1 0.5 / ^ *: n > ! > I Kct qu bng t k hiu ng I lall Kt qu VSM Hỡnh 14 Kt qu o bng t k hin ng fall v t k mu 1'IIIèè khỏc v t bóo ho ca mu, v/vs l t s gi a lli Hall d Ihng v thờ [lall d thng bóo ho ca mu Kl qu ny cho thy, dỏng diu ca ng v/vs theo B v dỏng iu ca ng M /M s theo B khỏ trựng iu ny c giỏi thớch l C ch H all d thng ca h mu ny l c ch tỏn x lch gúc, vỡ in tr Hall d thng dúng gúp theo c ch ny t l tuyn tớnh vi l ca mu 22 TI LIU THAM KHO [1] J.E Hirsch, Spin Hall Effect, Physical Review letters, Vol 83 No (1999) 1834 [2] A Gerber, A Milner, A Finkler, M Karpovski, and L Goldsmith, Correlation between the extraordinary Hall effect and resistivity, Phys Rev li, Vol, 69, (2004) 224403 [3] A Crepieux and P Bruno, Theory o f the anomalous Hall effect from Kubo j omul a and Dirac equation, Phys Rev B, Vol 64, (2001), 014416 [4] L Berger, Side - jump Mechanism fo r the Hall Effect o f Ferromagnets, Pliys Rev B, Vol 2, No 11,(1970), 4559 [5] J-N Chazalviel, Skew-scattering contribution to the extraordinary Hall effect: A restatement, Phys Rev B, Vol 10, No.7, (1974), 3018 16J J.M Lullinger, Theory o f the Hall effect in Ferromagnetic substances, Phys Rev Vol 112, No 3,(1958), 739 [7] Clarence Kooi, Hall effect in Ferromagnetics, Phys Rev Vol 80, No 1, ( 1954), 843 [8] Jeffrey R Lindemuth, Brad C Dodrill, Anomalous Hall effect nmgnetometry studies o f magnetization processes o f thin films, JMMM, Vol 272-276, (2004), 2324-2325 [9] Mr Scofield, Hall effect in a metallic thin film , Physics 414, (2000) [10] S Das, S.-H Kong, and S Nakagawa, Evaluation o f magnetic interactions in a double-layered perpendicular magnetic recording media using ferromagnetic llall effects, J Appl Phys., Vol 93, (2003), 6772-6774 [11] T.R McGuire, R.J.Gambino and R.C O Hanley, in C.L Cliien and C.R VVestgate (eds.), The Hall effect and it's application, Plenum, New York, (1980), 137 [12] M Fleischer and II Meixner, In situ Hall measurements at temperatures up to 1J00C with selectable gas atmospheres, Meas Sci Technol, Vo! (1994) 580ư 583 [13J N.Il Due, N.T.M I long, N.ll Sinh, APPC press, (2004), 307-309 23 c THN c u i BO CO: P h lc (bn Fotocopy cỏc bi bỏo kốm bỡa v mc lc Tp cụng b, bn Fotocopy bỡa cỏc lun i hc, Thc s, Tin s c thc hin theo hng ti, Cỏc Hp ng trin k h a i , ) T ú m tt cỏc cụng trỡnh N C K H ca cỏ nhõn (M u I ) Scenlillc Projecl (M u 2) P hiu ng ký kt q u nghiờn cu (cú mu kốm theo) Bỡa sau Ghi chỳ: - T on b cỏc phn trờn c úng chung vo I quyn Vn ban c ỏnh m ỏy vi tớnh c giy A4, úng bỡa nilon kớch llie 21 x29 - i vi ti, d ỏn cp H Q G : n p q u y n - i vi ti, d ỏn cp Trng i hc KHTN: np quyn - ti N C K H T rng im v c bit cp H Q G cn np kốm da CD ton bỏo cỏo ca ti - Hi d ng n g h i m lliu li, d ỏn cp 11QU gm llựmli viờn, Irong d cú phn bin dng chuyờn m ựn ca lnh vc nghiờn cu (1 ' Irong Trng v c quan ngoi) - H i n g nghim thu ti cp Trng H K H T N gm thnh viờn, ú cú phn bin ỳng chuyờn m ụn ca lnh vc nghiờn cu ca ti - Ch trỡ ti (hoc c ỏn) cn gi dy bỏo cỏo, K hoa qun lý li gi danh sỏch d kin Hi ng nghim thu (cú xỏc nhn ca Ban Ch nhim Khoa) lờn P hũng K ho a hc-C N Phũng thm nh v lm quyt nh thnh lp Hi ng n g h i m thu chớnh thc 24 M U 1: T ể M TT C C C ễ N G TRèNH NCKH CA C NHN (bi bỏo, bỏo cỏo ti H i ngh khoa hc V t ) N gnh Vt lý ; C huyờn ngnh: V t lý N hit thp H v tờn (cỏc) tỏc gi cụng trỡnh: P hm H ng Q uang, Trn Quanô Hng, N guyn Th V õn Anil N m : 2005 T ờn bi bỏo: Xõy dng t k hiu ng hall - mt thit b hiu quỏ lilỡiờiỡ cu t tớnh ca cỏc m ng m ng t Tờn T p chớ/Sỏch/T uyn Hi ngh, S, trang Tuyn bỏo cỏo ti hi ngh V t lý ton quc ln th VI, H ni, ngy 22-25 thỏng 11 nm 2005 (ang in) T úm tt cụng trỡnh bng ting V it H iu ng H all lioiig vt liu t bao gum hiu ng lull lling lling (01 IE) v hiu ng Hall d Ihng (AHE) Hiu ng Mali d lling (Jong gú) l lớnh ca m u vi hai c ch: c c h tỏn x lch gúc (skew scallciing) v c ch nhy v trớ (side ju m p ) ca cỏc ht ti ti cỏc tõm tỏn x Hiu ng Hall ci thng l c s cho phng phỏp nghiờn cu l tớnh ca m ng m ng t bng l k hiu ng Hall T k Hall c xõy dng ti B mụn Vt lý Nhit thp cú th lm vic di nhit l 77 K n 400 K, gúc gia t irng v ini phng m u cú th thay i, cỏc mi dũ c b trớ theo cu hỡnli Van er Painv Phng p hỏp xỏc nh ún g gúp ca hiu ng Hall d thng cựng mt s kl qu o trờn cỏc m n g m ng t tớnh ó c trỡnh by T ing A nh (nh m c 3, 4, : Title; Journal/Pợoccedings/B ook liIlc;V o lu m e/N ,pages, Sum m ary in English)) Title: H a ll m a g n eto m e ter - A good tool f o r study o f m agnetic thin film s Proceeding: The sixth N ational Physics Confcrcncc, Hanoi, 22-25 Nov 2005 A bstract: In a m ag netic material, the Hall effect consists o f the ordinary Hall effccl (O H E ) and the anom alous Hall effect (AME) T he anom alous Hall effect is cau sed by m agnetization o f samples with two m echanism s: the side ju m p and the skew scattering o f carriers al llic scattering cu lle rs AlILL is a principle o r the Hall m agnetom eter, a good tool for study o f m agnetic tilin films The Hall m a g n e to m e te r built at Cryogenic laboratory can work ill the range of tem peratu re from 77 K up lo 400 K T he angle betw een the surface o f film and 25 m agnetic field can be changed The lo u r probes are in a Van dor Pauw configuration T h e description o f m easurem ent and some exam ple results are presented in this report 26 MAU 2: SCIENTIFIC PROJECT BRANCH: (PHYSICS) PROJECT CATEGORY: {NATIONAL LEVEL) Title: Building-up an anomalous Hall magnetometer an d using it to investigate the magnetic properties of thin films Code : Q T 05-10 M an ag in g Institution: H anoi N ational U niversity Im p lem enting Institution: H anoi U niversity of Natural S cience Collaborating Institutions C oordinator: D r P ham H ong Q uang K ey im plem entors: Duration: (from Jan 2005 to Dec 2005) Budget: 10 m ilions V N dong 10 M ain results: - Results in science and technology: Improving the uiKlerslaiuling of anom alous Hall effects and its m echanism s - R esults in practical application: A good tool for study of magnetic thin films - R esults in training: - O ne m aster thesis - One practicum - P ublications: O ne publication 11 E valuation grade (if the project has been evaluated by the the evaluation com m ittee: excellent, good, fair) 27 PHIU NG Kí KT QU NGHIấN CXJ KH-CN Tờn tự (hoc d ỏn): Xõy dng h o v nghiờn cu t tớnh ca cỏc m ng m ng bng t k hiu ỳng Hall d thng Mó s; Q T 05-10 _ _ C quan ch trỡ ti (hoc d ỏn): i hc quc gia IIèI nũi a ch: 144 Xuõn Thy - c u Giy - H ni Tel: C quan qun lý ộ ti (hoc d ỏn): Trng i hc Khoa hc t nhiờn a ch: 334 Nguyn T rói - Tlianli Xuõn - H ni Tcl: Tng kinh phớ thc chi: Trong ú: - T ngõn sỏch Nh nc: 10.000.000 VN - Kinh phớ ca trũng: - Vay tớn dng: - Vn t cú: - Thu hi: Thũi gian nghiờn cu: nm Thi gian bt dớỡu: thỏng 01 nm 2005 Tliũi gian kt thỳc: thỏng 12 lỡỏm 2005 Tờn cỏc cỏu b phụi hp nghiờn cu: PGS.TS Nguyn Huy Sinh Hc viờn cao hc: Nguyn Anh Tun Hc viờn cao hc: Trn Quang Hng Hc viờn cao hc: Nguyn Th Võn Anh S dng ký ti Bo mt: a Ph bin rng rói: Sự chng nhn ng ký kt qu nghiờn cu: Ngy; b P h b i n h n c h ộ : c B o m l: 28 Túm tt kt qu nghiờn cu: Hiu ng H all vt liu l bao g m hiu ng Hall thụng ihng (OHE) v hiu ng H all d thng (A H E) H iu ng H all d thng úng gúp l lớnh cỳa mu vi hai c ch: c c h tỏn x lch gúc (skew scallering) v c c h nhy v tr (sidc ju m p ) ca cỏc hi ti li cỏc lõm tỏn x Hiu ng Hall d thng l C S cho phng phỏp ngh iờn cu t tớnh ca m ng m ng t bng t k hiu ng Hall T k Hall c xõy dng ti B m ụn V t lý Nhit thp cú th lm vic di nhit t 77 K n 40 K, gúc gia t trng v mt phng mu cú thờ thay i, cỏc m i dũ c b trớ theo cu hỡnh V an der Pauw Phng phỏp xỏc nh úng gúp ca hiu ng Hall d thng cựng mi s kl quỏ trũn cỏc mng mng l tớnh ó c trỡnh by Chỳng tụi ó xõy dng mt bi thc v t kờ hiu ng H all d thng cho sinh viờn chuyờn v cao hc Kin ngh v quy I11ễ v i tng ỏp dng nghiờn cu: Chỳng lụi d ngh lip lỏc vi cỏc dng nghip Irong nc ilố nõng cao liu xuói s dng l k H all Irong ng hiờn cu cỏc m ng m ng l C h n h i m ti H tờn Mc hm hc vi Th trng C qu an C h tch li d n g Tlnỡ triig Cquan c h ( r ỡ d t i d : n h Jớiỏ c h n h t h c [...]... ti giỏ tr ct nhau ca dng ihỏng ny vi trc tung (trc V Hall) ca th Sau khi xỏc nh c cỏc h s a v b thỡ giỏ tr th Hall thụng lling dúng gúp vo th th Hall ca mu c xỏc nh theo phng trỡnh 2.5 mừi t trng xỏc nh, giỏ tr th Hall thụng thng theo cụng thc 2.5 cng hon lon xỏc nh, Hiu th Hall thu c ng cong 8 c v th Hall thụng thng thu c t phng trỡnh 2.5 l th Hall d thng ca mu o Sau khi li llựmh phn th Ilall thụng... anomalous Hall magnetometer an d using it to investigate the magnetic properties of thin films 2 Code : Q T 05- 10 3 M an ag in g Institution: H anoi N ational U niversity 4 Im p lem enting Institution: H anoi U niversity of Natural S cience 5 Collaborating Institutions 6 C oordinator: D r P ham H ong Q uang 7 K ey im plem entors: 8 Duration: (from Jan 2 005 to Dec 2 005) 9 Budget: 10 m ilions V N dong 10 M... Confcrcncc, Hanoi, 22-25 Nov 2 005 A bstract: In a m ag netic material, the Hall effect consists o f the ordinary Hall effccl (O H E ) and the anom alous Hall effect (AME) T he anom alous Hall effect is cau sed by m agnetization o f samples with two m echanism s: the side ju m p and the skew scattering o f carriers al llic scattering cu lle rs AlILL is a principle o r the Hall m agnetom eter, a good tool... hnh o th Hall ca mt s mng mng l Kt qu thu c c trỡnh by di ớỡy 4.3.2.I Kt q u o th Hall trờ n m u T a/F eP t M u m ng Ta/FePt, l mu c phỳn x trờn Si, cỏc thnh phn ca innu l 2/3 Ta, 1/3 FePt, kt qu o th Hall c ch ra nh trờn hỡnh 12 Kt qu cho thy: ng cong th Hall ca mựng m ng Ta/FePl cha dt c bóo ho Nu t trng ca h o ln quan sỏt c th Hall bóo ho, thỡ la cú th oỏn nhn thnh phn úng gúp vo th Hall cú... VI, H ni 23-25/11/2 005 Kộ t lun C h ỳ n g tụi ó xõ y d n g thnh c n g h o t k hiu ng Hll, m t c ụ n g c rt hu hiu ờ kh o sỏt t tớnh ca cỏc mng m n g t, p h c v c lc nhim v ng hi ờ n c u v ao to Ch ỳn g tụi sn s n c n g tỏc vi cỏc n g n g h i p su dng h o ny 4 P LI CM N > H o t k hiu ng Hall xõy dng thnh cụn dc s ti tr kinli phớ t e ti QT 05- 10 Hỡnh 7: So sỏnh ktqu th Hall ph thuc l trng... dng cong tliộ Hall khi dũng din di vtio l mi dũ 3, di r mili d I (c) ng cong Iliộ Hall thu dc bng cỏch li uni bỡnh lỡoỏ liai iliớii COIIl ((/ỡ v (b) Hai thnh phn ny úng gúp vo th Hall ca mu khỏc nhau, chỳng tuõn ihco cụng thc: V Ilill = IR MXHall R llillld = p llall= R l l 4 - K s M õy: 1 l dũng in cp cho mu, d l b dy ca mu mng Thnh phn th nht trong cụng thc trờn l thnh phn in tr Hall thụng thng,... ny cho thy: ng cong th Hall ph thuc t trng i xng qua gc to , do dú úng gúp ca thnh phn in tr ni ti ca mu v in tr tip xỳc gia mu v cỏc mi dũ dó dc loi b trụn dng cong ny Nh vy ng cong llic Hall Iren liỡnh 8 c chi cũn dúng L>t)|) ca hai thnh phn l lliỡmh phn in Ir Ilall lliụng Ihng v din n llall d ilinô ca m u [ 10J 16 Mỡnh 8 ng cong Ilie Hall thn dc Ă thc nghim (a) ng cong ớli Hall khi dũng in di vo... cong th Hall b dch lờn trờn hay dch xung di so vi dim khụng, ihnh phn ih hai do dng gúp ca ih Mali ihụng thng, cui cựng l thnh phn dúng gúp ca ihnh phn th Hall d thng ca mu ng cong thố lall thay di theo l Irng ca m u thụng thng thu dc nh hỡnh 8 a v hỡnh 8 b Cỏc ng cong th Hall nh trờn hỡnh 8 a v 8 b tng ng vi trng hp cho dũng in i qua mu ngc nhau, hỡnh 2.8 c l kt qua trung bỡnh t hai ng cong th Hall. .. uc trờn mu FePt M ng m ng FePt s dng o hiu ng Hall l mng m ng cú thnh phn Fe 5 0 % :Pt 50% Vi m ng m ng ny, th H all thu c ca mu l rt nh H iu ng Hall d thng ca h mu ny di (lc ln nht khi thnh phn ca Fe =30% Ihnh phn ca Pt = 70% Vỡ iu kin chun b mu gp nhiu khú khn nờn chỳng tụi khụng to c cỏc mu cho tớn hiu Hall ln nht, nhng chỳng tụi vn tin hnh do hiu ng Hall trờn cỏc mu m ng cú sn nh Irờn Kt qu dc ch... 13 K t qu irOn hỡnh 13 cho thy: th Hall ca m u o B (T) Hỡnh 13 Kt qu do the Hall trờn mng FcPi vi cc gr khỏc nhau trong trng hp mt phng mng song song vi t trng ngoi to thnh mt ng cong tr, cũn khi o vi cỏc gúc khỏc nhau, th Hall s khụng cũn dỏng iu ú na chỳng khỏ trựng nhau trong c quỏ trỡnh tng v gim t trng, nh vy mu mng FePt ny cú d hng mt phng Hn na, tớn hiu th Hall ca m ng 1è1 rt bộ m l k hiu ng ... Hanoi, 22-25 Nov 2 005 A bstract: In a m ag netic material, the Hall effect consists o f the ordinary Hall effccl (O H E ) and the anom alous Hall effect (AME) T he anom alous Hall effect is cau... entors: Duration: (from Jan 2 005 to Dec 2 005) Budget: 10 m ilions V N dong 10 M ain results: - Results in science and technology: Improving the uiKlerslaiuling of anom alous Hall effects and its m echanism... n g h i p su dng h o ny P LI CM N > H o t k hiu ng Hall xõy dng thnh cụn dc s ti tr kinli phớ t e ti QT 05- 10 Hỡnh 7: So sỏnh ktqu th Hall ph thuc l trng Irei h o ó xõy dng (b) v kt qu