非晶态合金薄带与膜的巨磁电阻抗效应理论及计算

通过建立具有平面近横向各向异性场的非晶态合金薄带及膜的磁畴结构模型，利用线性化Maxwell方程组及Landau-Lifshitz方程，推出了在高频交变磁场及外加面内轴向直流磁场H_ex作用下的铁磁材料的与取向相关的磁导率表达式，得到了对方位角平均的相对磁导率及阻抗的计算式，导出了磁导率与张量磁化率分量间的关系，对材料磁导率的实部及虚部随H_ex的变化进行了计算，并给出了对应的磁谱图.建立的磁导率与外磁场的理论关系可将Panina及Kraus给出的理论结果统一起来. 关键词： 非晶态合金薄带及膜 取向相关磁导率 GMI效应理论与计算 近横向各向异性场     

TbDyFe薄膜对三明治膜巨磁阻抗效应的影响

将600℃退火后的超磁致伸缩材料(Tb0.27Dy_0.73)_0.3Fe_0.7薄膜作为Ni_80.2Fe_14.1Si_0.2Mn_0.4Mo_5.1三明治膜的基底，制备出四层膜.结果表明：附加的磁致伸缩并没有减小材料的巨磁阻抗(GMI)效应，而由于磁场下磁致伸缩材料的应力效应影响了三明治膜中的各向异性场，使三明治膜的GMI效应增大了4倍.再将制备态的四层膜在280℃下真空退火，退火态四层膜也增大了三明治膜的GMI效应，但可能由于磁致伸缩向磁性层中的扩散，其GMI效应相对于制备态四层膜则有所降低. 关键词： 巨磁阻抗(GMI)效应 三明治膜 TbDyFe薄膜 各向异性场     

FeCuNbSiB单层膜和三明治膜的磁特性与巨磁阻抗效应

用射频溅射法制备了Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉单层膜和 Cu或Ag作为中间层的三明治膜.溅态膜为非晶态结构.磁畴观察结果表明,单层膜在380℃退火后,呈现均匀磁化的纳米晶结构,该样品软磁特性最佳,其巨磁阻抗效应最大,在13MHz,最大磁阻抗比纵向为18％,横向为14％.溅态三明治膜具有较大的巨磁阻抗效应,在13MHz,Cu夹层三明治膜的最大磁阻抗比纵向为32％,横向为11％,Ag夹层三明治膜的最大磁阻抗比纵向为47％,横向为57％.Cu夹层三明治膜经250℃退火后,在低频下表现为巨磁电感效应,在100kHz,最大磁电感比为1733％. 关键词：     

横向偏置场作用的非晶带巨磁阻抗效应理论

采用多畴结构模型,考虑非晶带具有180°畴壁的磁畴及其两面的偏置磁场方向的不同,根据自由能最小原理,Maxwell方程组及带阻尼项的Landau-Lifshitz方程,建立了非晶态合金带在横向偏置磁场作用下的巨磁阻抗效应的理论计算公式. 提出并采用四状态平均磁导率代替单畴模型获得的磁导率,得到了更符合实际的处于偏置场作用的阻抗随外磁场变化的理论结果. 关键词： 偏置磁场 四状态 多畴结构 巨磁阻抗     

磁场退火对Co基熔体抽拉丝巨磁阻抗效应的影响

对Co基熔体抽拉非晶丝进行了普通炉内退火和不同磁场强度（500 Oe,1600 Oe,4000 Oe）下的横向和纵向磁场退火,利用HP4192阻抗分析仪和Lakeshore7407VSM分析了退火态样品的巨磁阻抗（GMI）效应和软磁性能.研究结果表明,纵向磁场降低了环向各向异性,纵向磁场退火样品GMI效应降低且GMI曲线为单峰,最大阻抗变化率ΔZ/Z为131%,磁场响应灵敏度为7%/Oe;而横向磁场提高了环向畴体积,增加了环向各向异性场,导致退火样品GMI曲线随频率升高由单峰转 关键词： 非晶丝 巨磁阻抗效应 退火     

各向异性场对三明治膜巨磁阻抗效应的影响

根据具有巨磁阻抗(GMI)效应的实际三明治样品的状况，提出三明治结构作为理论计算的模型，考虑了磁性层的各向异性场，利用一定边界条件下的Maxwell方程和Landau-Lifshitz方程对模型进行了理论计算，得到了阻抗与频率、各向异性场等因素间的函数关系.在此基础上，着重讨论了各向异性场H_k的作用.H_k的大小、方向均会对GMI效应造成影响，最佳的H_k应在400A/m左右，位于面内并与电流垂直.还证实了三明治结构中磁性层的磁致伸缩只会减弱G 关键词： 巨磁阻抗(GMI)效应 三明治膜 Maxwell方程 Landau-Lifshitz方程     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质的磁各向异性研究

SQUID和磁转矩测量表明红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质具有明显的磁各向异性,从能量角度对SQUID和磁转矩曲线的分析发现,这些材料具有明显的单晶单轴特性,对于磁各向异性,起作用的主要是磁晶各向异性。磁化过程中,长条片状纳米磁性矿物质中包含的小纳米晶粒磁畴磁矩转向外磁场方向,直到与外磁场方向一致,达到饱和为止,磁化过程中不存在畴壁的移动。     

红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质的磁各向异性研究

SQUID和磁转矩测量表明红条毛肤石鳖齿舌牙齿内纳米磁性矿物质具有明显的磁各向异性,从能量角度对SQUID和磁转矩曲线的分析发现,这些材料具有明显的单晶单轴特性,对于磁各向异性,起作用的主要是磁晶各向异性。磁化过程中,长条片状纳米磁性矿物质中包含的小纳米晶粒磁畴磁矩转向外磁场方向,直到与外磁场方向一致,达到饱和为止,磁化过程中不存在畴壁的移动。     

Tb0.3Dy0.7Fe2合金磁畴偏转研究

研究了Tb_0.3Dy_0.7Fe₂合金在压磁和磁 弹性效应中的磁畴偏转和磁导率特性. 基于Stoner-Wolhfarth 模型能量极小原理, 绘制了自由能与磁畴偏转角度的关系曲线, 研究了压应力和磁场载荷作用下磁畴角度的偏转特性, 计算分析了不同载荷作用下磁畴偏转的磁导率特性, 并与实验数据进行比较论证. 研究表明,应力和磁场的作用都将使磁畴方向[111]和[111]发生角度跃迁, 直观有效地解释了材料巨磁致伸缩效应的机理; 应力和磁场作用下磁畴的偏转将使材料磁导率呈减小趋势, 其中磁场能对磁导率的影响大于应力能, 这一现象在小载荷作用下尤为明显. 实验结果表明, 磁导率的计算数据与实验数据符合得较好, 验证了计算方法的正确性. 理论分析对Terfenol-D磁畴偏转模型的完善 和磁化过程中磁滞回线的绘制非常有意义.     

Fe84Zr3.5Nb3.5B8Cu1薄带的动态磁化过程

由于铁磁性样品的交流磁化率虚部χ″随磁场强度H的变化是非线性的，在低场(0～12 mT)有一个与铁磁共振信号强度相当的低场非共振信号. 利用ESR谱仪测量交流磁化率虚部χ″对磁场强度H的一次微分随磁场强度的变化dχ″/dH～H，研究Fe₈₄Zr_3.5Nb_3.5B₈Cu₁合金薄带的动态磁化特性. 合金薄带样品是各向异性的，易磁化轴（易轴）在薄带的横向方向，外加磁场H在易轴方向. 样品在可逆磁化区域(0～2.0 mT)和趋近饱和的磁化区域(9.0 mT以上)，dχ″/dH=0；在不可逆畴壁移动过程中，当H为4.2 mT 时, χ″(H)达到最大值χ_max；在磁畴转动过程中，χ″(H)正比于H²（瑞利区）；而实验中却发现，在某些区域交流磁化率虚部χ″(H) 与磁场强度H的n次方即Hⁿ(n≥3)有关；而且发现，在一定区域，有三段不可逆畴壁移动和磁畴转动交替出现的现象. 在这一过程中，dχ″/dH为常数的磁场范围分别为4.8～5.2mT, 5.8～6.4 mT, 8.0～8.5 mT, 其常数相对值分别为1：0.85：0.60. 样品的交流磁化率虚部χ″对磁场H的微分dχ″/dH随磁场H的这一变化规律反映了不可逆畴壁移动和磁畴转动交替发生的微观过程.     

Longitudinally driven giant magneto-impedance effect enhancement by magneto-mechanical resonance

Longitudinally driven giant magneto-impedance (GMI) effect in amorphous magnetostrictive Fe₂₄Co_11.82Ni_47.3Si_1.47B₁₅ ribbons was investigated. The experimental results showed that the magneto-mechanical resonance of the ribbons had significantly enhanced GMI effect. The strong magneto-mechanical coupling (MMC) interaction resulted in high MI ratio. Maximal GMI ratio of 1532% was obtained in the sample annealed at 340 °C under transverse magnetic field. The results are explained in terms of MMC and resonance of the magnetostrictive materials.     

Evolution of magnetic permeability and magneto-impedance effect in composite wires with insulator layer

CuBe/Insulator/NiCoP composite wire was prepared by electroless deposition on an insulated CuBe core with a diameter of 90 μm. The conversion relationship between the magneto-impedance and effective magnetic permeability of the composite wire was derived from an energy conversion model. The evolution of the magnetic permeability and the giant magneto-impedance (GMI) effect were investigated. The results show that a distinct GMI effect can be obtained at relatively low frequency. The largest GMI ratio is 240% at 600 kHz, and the maximal field sensitivity is 34%/Oe.     

FeCuCrVSiB多层膜巨磁阻抗效应的研究

研究了结构为 (FM/SiO₂)₃/Ag/(SiO₂/FM)₃ 多层膜的巨磁阻抗(GMI)效应（这里的F M≡FeCuCrVSiB）．多层膜采用射频溅射法沉积在单晶Si衬底上，沉积过程中，沿膜面长方 向施加约72kA/m的磁场，然后在不同的温度下对样品进行了退火处理．结果表明，该多层膜 样品即使在沉积态便具有相当好的软磁性能和GMI效应，在7MHz的频率下，最大纵向和横向 巨磁阻抗比分别为45%和44%．在230℃下经90min退火处理后的样品具有最佳的GMI效应，在85MHz的频率下，最大纵向和横向巨磁阻抗比分别达到251%和277%．与磁性层总厚度相同的FeCuCrVSiB/Ag/FeCuCrVSiB三层膜相比较，在这种多层结构中出现的GMI效应更强． 关键词： 多层膜 巨磁阻抗效应 趋肤效应 有效磁导率     

Giant magnetoimpedance effect and voltage response in meander shape Co-based ribbon

Field-annealed Co-based amorphous ribbon (Metglas^® 2705M) with a meander structure is fabricated by MEMS technology and the giant magnetoimpedance (GMI) effects are studied at different magnetic fields and frequencies. The maximum longitudinal GMI ratio of the ribbon is 193.7% and the magnetic field sensitivity is 17.4%/Oe. The maximum GMI ratio of the meander ribbon is much larger than the single strip ribbon mainly due to the larger change ratio of inductance L. The sensitivity of an output U reach up to 10 V/A and U thermal fluctuation is less than 15 mV in the temperature range of ?20 to 40°C. This meander shape ribbon can be considered as a good candidate for the GMI-based sensor fabrication.     

Hysteretic giant magnetoimpedance effect analyzed by first-order reversal curves

We applied the first-order reversal curve method to hysteretic giant magnetoimpedance (GMI) of soft magnetic amorphous ribbons with a well-defined transversal domain structure and quasi-anhysteretic magnetization behavior. In opposition to major curve, it gives access to the distribution of local irreversible changes of the transverse permeability, which undergo a gradual transition. Results show that hysteretic GMI effect consists of three distinct regimes depending on the applied field. An interlinked hysteron/anti-hysteron model is proposed to analyze the obtained results, which allows one to follow the influence of frequency and anisotropy upon the irreversible switches probed by GMI.     

Finite element method calculations of GMI in thin films and sandwiched structures: Size and edge effects

The impedance values of magnetic thin films and magnetic/conductor/magnetic sandwiched structures with different widths are computed using the finite element method (FEM). The giant magneto-impedance (GMI) is calculated from the difference of the impedance values obtained with high and low permeability of the magnetic material. The results depend considerably on the width of the sample, demonstrating that edge effects are decisive for the GMI performance. It is shown that, besides the usual skin effect that is responsible for GMI, an “unexpected” increase of the current density takes place at the lateral edge of the sample. In magnetic thin films this effect is dominant when the permeability is low. In the trilayers, it is combined with the lack of shielding of the central conductor at the edge. The resulting effects on GMI are shown to be large for both kinds of samples. The conclusions of this study are of great importance for the successful design of miniaturized GMI devices.