Đề tài: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO MÀNG MỎNG

Từ tính (tiếng Anh: magnetic property) là một tính chất của vật liệu hưởng ứng dưới sự tác động của một từ trường. Từ tính có nguồn gốc từ lực từ, lực này luôn đi liền với lực điện nên thường được gọi là lực điện từ. Lực điện từ là một trong bốn lực cơ bản của tự nhiên. Sự liên hệ giữa lực từ, lực điện, và nguồn gốc của chúng được cho bởi hệ phương trình Maxwell. Lực điện từ sinh ra khi các hạt tích điện chuyển động ví như các điện tử chuyển động trong...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đề tài: PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO MÀNG MỎNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ KHOA NHIÊN TP.HCM NHIÊN TP.HCM KHOA VẬT LÝ KHOASERMINARE : MÀNG MỎNG TỪ TÍNH Giảng viên : TS.Lê Văn Hiếu TS.Lê Học viên : Nguyễn Thụy Thảo Nguyên Trịnh Thị Thu ThủyNỘI DUNG TRÌNH BÀY:I. GIỚI THIỆUII. PHÂN LOẠIIII.PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠOIV.PHƯƠNG PHÁP ĐO LƯỜNG VÀ ỨNG DỤNGI. GIỚI THIỆUMàng mỏng là một hay nhiều lớp vật liệu được chế tạo sao cho chiều dày nhỏ hơn rất nhiều so với các chiều còn lại . Khái niệm mỏng trong màng mỏng rất đa dạng, có thể chỉ từ vài lớp nguyên tử, đến vài nanomet, hay hàng micromet. Khi chiều dày của màng mỏng đủ nhỏ so với quãng đường tự do trung bình của điện tử hoặc các chiều dài tương tác thì tính chất của màng mỏng hoàn toàn thay đổi so với tính chất của vật liệu khối.Hiệu ứng thay đổi tính chất rõ rệt nhất về tính chất củamàng mỏng là hiệu ứng bề mặt. Khi vật liệu có kíchthước nm, các số nguyên tử nằm trên bề mặt sẽ chiếmtỉ lệ đáng kể so với tổng số nguyên tử. Chính vì vậycác hiệu ứng có liên quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệuứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất củavật liệu có kích thước nanomet khác biệt so với vậtliệu ở dạng khối. Ví dụ như trong các vật liệu sắt từ, ởvật liệu dạng khối, dị hướng từ tinh thể ảnh hưởng rấtlớn đến tính chất từ, nhưng khi chế tạo ở các màng đủmỏng, dị hướng từ tinh thể có thể biến mất mà thayvào đó là dị hướng từ bề mặt.Màng vật liệu từ tính có trạng thái vật lý ở thể rắn là vớichiều dày khoảng vài µm (nhỏ hơn 5 µm). Còn đượcbiết với tên gọi màng sắt từ hay màng từ.Màng từ có thể là đơn tinh thể, đa tinh thể, vô địnhhình hoặc đa lớp. Ứng dụng bao gồm các lĩnh vực bộlưu trữ quang từ, đầu ghi cảm ứng, cảm biến từ trở,trong các thành phần xử lý và lưu trữ của máy vi tính.Màng mỏng từ tính và tính chất của nó đã thu hút rấtnhiều sự quan tâm chú ý của nhiều nhà khoa học trongsuốt 30 năm qua. Băng ghi âm là 1 trong những ứngdụng của màng mỏng này.Kĩ thuật màng mỏng từ tínhngày càng hoàn thiện khi chế tạo ra cac màng từ có bềdày từ micro đến nano mét nhưng khả năng lưu trữ ,tính bền vững và tốc độ lưu trữ ngày càng caoII. PHÂN LOẠI 1. CƠ SỞ PHÂN LOẠI: Vật liệu từ được chia làm hai loại: • Vật liệu từ mềm (Soft magnetic materials) -Dễ bị từ hóa và khử từ -Sắt từ mềm có đường trễ hẹp -Từ độ bão hòa rất cao, có độ từ thẩm lớn Ứng dụng: Làm nam châm điện, động cơ , máy biến thế, rơle • Vật liệu từ cứng (Hard magnetic materials) -Khó từ hóa và khử từ -Sắt từ cứng có đường trễ rộng -Từ độ bão hòa thấp Ứng dụng : ổ ghi thông tinĐường cong từ trễ của vật liệu từ mềm và một số thông số trên đường trễĐường cong từ trễ và các đặc trưng của vật liệu từ cứng 2. Một số vật liệu từ mềm điển hình:Tôn Silic:Là hợp kim của sắt (khoảng 85%), với Silic(Si), hoặc chứa thêm khoảng 5,4% nhôm (Al), cònđược gọi là hợp kim Sendust, là một trong những vậtliệu sắt từ mềm được dùng phổ biến nhất có độ cứngcao, có độ từ thẩm cao và tổn hao trễ thấp. Tuy nhiên,vật liệu này trên nền kim loại, nên có điện trở suấtthấp, do đó không thể sử dụng ở tần số cao do sẽ làmxuất hiện tổn hao xoáy lớn.Hợp kim Permalloy : Là hợp kim của niken (Ni) vàsắt (Fe), có lực kháng từ rất nhỏ, độ từ thẩm rất cao(vật liệu Ni75Fe25 có độ từ thẩm ban đầu lớn tới10000), có độ bền cơ học và khả năng chống ăn mòncao. Tuy nhiên, permalloy có từ độ bão hòa khôngcao.Hợp kim FeCo: là các hợp kim từ mềm có từ độ bãohòa cao, nhiệt độ Curie caoCác vật liệu gốm ferrite: Là hợp chất của ôxit Fe(Fe2O3) với một ôxit kim loại hóa trị 2 khác, có côngthức chung là MO. Các ferrite mang bản chất gốm,nên có điện trở suất rất cao nên tổn hao dòng xoáycủa ferrite rất thấp, được dùng cho các ứng dụng caotần và siêu cao tần.Hợp kim vô định hình và nanô tinh thể:Là các hợp kim nền sắt hay cô ban (Co), ở trạng thái vô địnhhình, do đó có điện trở suất cao hơn nhiều so với các hợpkim tinh thể, đồng thời có khả năng chống ăn mòn, độ bền cơhọc cao, và có thể sử dụng ở tần số cao hơn so với các vậtliệu tinh thể nền kim loại. Vật liệu vô định hình không cócấu trúc tinh thể, nên triệt tiêu dị hướng từ tinh thể, vì thế nócó tính từ mềm rất tốtDựa vào các tinh chất cũng như các loại vật liệu từ mềm điểnhình mà các nhà nghiên cứu chế tạo được màng từ mềmMàng từ mềm với từ độ bão hòa cao và lực kháng từ nhỏ cỡ10 Oe được làm từ hợp chất (Fe0.65Co0.35)91.2Zr1.8O7 hiệnđược dùng làm đầu ghi trong hệ thống lưu trữ thông tin từ tính Một số vật liệu từ cứng điển hình:Hợp kim AlNiCo: Là hợp kim được sử dụng trong nam châm vĩnh cửu, có thành phần chủ yếu là nhôm (Al), niken và côban (Co), có thể có thêm các thành phần phụ gia như đồng (Cu), titan (Ti),... Hợp kim này có từ dư cao, nhưng có lực kháng từ khá nhỏ (thường không vượt quá 2 kOe) và có giá thành cao.Vật liệu từ cứng ferrite: Là các gốm ferrite, mà điển hình là ferrite bari (BaFexO), stronsti (SrFexO) và có thể bổ sung các nguyên tố đất hiếm (ví dụ lanthannium (La)) để cải thiện tính từ cứng.Các vật liệu từ cứng liên kim loại chuyển tiếp - đất hiếm: Điểnhình là hai hợp chất Nd2Fe14B và họ SmCo (Samarium-Cobalt), là các vật liệu từ cứng tốt nhất hiện nay. Hợp chấtNd2Fe14B có cấu trúc tứ giác, có lực kháng từ có thể đạt tớitrên 10 kOe và có từ độ bão hòa cao nhất trong các vật liệu từcứng, do đó tạo ra tích năng lượng từ khổng lồ. SmCo là loạivật liệu từ cứng có lực kháng từ lớn nhất (có thể đạt tới 40kOe), và có nhiệt độ Curie rất cao nên thường sử dụng trongcác máy móc có nhiệt độ hoạt động cao (nam châm nhiệt độcao). Tuy nhiên, nhược điểm của các nam châm đất hiếm là cóđộ bền không cao (do các nguyên tố đất hiếm dễ bị ôxi hóa),có giá thành cao do các nguyên tố đất hiếm có giá thành rấtcao, vật liệu NdFeB còn có nhiệt độ Curie không cao lắm(312oC) nên không sử dụng ở điều kiện khắc nghiệt được.Nam châm đất hiếm có tích năng lư ...