Σύνδεση Μαγνητικών με άλλες ιδιότητες: Υλικά-Εφαρμογές

Transcript

1 Σύνδεση Μαγνητικών με άλλες ιδιότητες: Υλικά-Εαρμογές Μαγνητοοπτικά : στροή του επίπεδου πόλωσης του ωτός κατά ανάκλαση/διέλευση από μαγνητικό δείγμα Μαγνητοελαστικά Μαγνητοαντίσταση : μεταβολή των διαστάσεων του υλικού κατά την μαγνήτιση / εμάνιση εξαρτώμενης από τις μηχανικές τάσεις ανισοτροπίας : μεταβολή της ηλεκτρικής αντίστασης του υλικού με επιβολή μαγνητικού πεδίου

2 Μαγνητοοπτικά Φαινόμενα Θ Κ Kerr Θ F Faraday

3 Φαινόμενo Κerr Διαμήκες M M M Εγκάρσιο Πολικό

4 Μικροσκοπία Kerr ΠΟΛΩΤΗΣ +θ Κ ΑΝΑΛΥΤΗΣ -θ Κ

5 Μικροσκοπία Kerr

6 Μαγνητομετρία Kerr θ Kerr Η Υλικό θ Κ (deg) Fe 0.53 CoPd 0.17 FePt 0.39 CoPt 0.36 FeCo 0.60 Ni 0.09 Co 0.36 PtMnSb 1.3 λ830 nm)

7 Μαγνητο-οπτική Έγγραη και Ανάγνωση

8 Σιδηριμαγνητική τάξη M M A -M B M Τ Α Β Α Β M M A -M B J AA,J BB,J AB Τ Comp Τ C Τ

9 Είδη Θερμομαγνητικής Εγγραής M T C RT M K H C M FM PM ΣΗΜΕΙΟΥ CURIE Τ Τ Comp Τ C ΣΗΜΕΙΟΥ ΑΝΤΙΣΤΑΘΜΙΣΗΣ Τ

10 Απαιτήσεις για Υλικά Μαγνητοοπτικής Εγγραής Μεγάλη γωνία στροής Kerr θ Κ και υψηλή ανακλαστικότητα Kάθετη ανισοτροπία Χαμηλές θερμοκρασίες Curie ή αντιστάθμισης Συνεκτικό πεδίο 1-3 koe και τετράγωνο βρόχο υστέρησης σε θερμοκρασία δωματίου ώστε να εξασαλίζεται η σταθερότητα των εγγεγραμμένων στοιχείων πληροορίας Υψηλή μαγνήτιση κόρου ώστε να σχηματίζονται σταθερότερες και μικρότερες μαγνητικές περιοχές.

11 Υλικά για Μαγνητο-οπτική Εγγραή Άμορες διαμεταλλικές ενώσεις σπανίων γαιών στοιχείων μεταπτώσεως TbFe, GdFe, GdTbFe, GdTbCo, TbFeCo Πολυστρωματικά υμένια: Co/Pd, Co/Pt, Gd/Fe, Gd/(FeCo) Tb/Bi/FeCo και Tb/Pb/FeCo Σκληροί Φερρίτες: BaO.6Fe O 3, SrO.6Fe O 3 Γαρνήτες: 3Μ O 3.5(Fe,Ga) O 3 ΜY,Bi,Lu,Gd,Dy

12 Μαγνητοελαστικά αινόμενα (α) Ισοτροπικά μαγνητοελαστικά αινόμενα Μαγνητοσυστολή όγκου Επίδραση υδροστατική πίεσης στις μαγνητικές ιδιότητες (β) Ανισοτροπικά μαγνητο-ελαστικά αινόμενα. Μαγνητοσυστολή Viari (γ) αινόμενα στρέψης Wiedemann Matteuci (δ) πιεζομαγνητισμός Invar Aoy: Fe ba Ni 36 Co 0.5 Si 0.4 Cr 0.5 C 0.05 S Θετική μαγνητική συνεισορά που καθώς μειώνεται (κοντά στην θερμοκρασία Curie) εξισορροπεί την θερμική διαστολή (Chares Guiaume 1896)

13 Ανισοτροπικά μαγνητο-ελαστικά αινόμενα Μαγνητοσυστολή Μεταβολή του μήκους του υλικού κατά την μαγνήτιση λ δ Μαγνητοελαστική ανισοτροπία Εμάνιση μαγνητικής ανισοτροπίας σαν αποτέλεσμα εαρμογής μηχανικών τάσεων

14 Μαγνητοελαστικές ιδιότητες: Μικροσκοπική εξήγηση (Ομογενής στροή) Θα αποδείξουμε απλή ποσοτική σχέση 3 M 1 λ λ S MS 3 που συνδέει την μαγνητοσυστολή με την μαγνήτιση υποθέτοντας: Μη Σαιρική Κατανομή Ηλεκτρονικού «Νέους» Μονοαξονική συμμετρία και ομογενή στροή της μαγνήτισης Σαν μήκος αναοράς θα θεωρήσω αυτό της θερμικά απομαγνητισμένης κατάστασης. δ ecos

15 Η Η Κίνηση Τοιχωμάτων vs Ομογενής Στροή λ λ cos 3 1 cos 3 S S M M S S M M λ λ

16 Μαγνητοελαστικές ιδιότητες: Μικροσκοπική εξήγηση 3 cos cos cos 0 e d e e Demag π δ 3 1 cos 3 3 cos λ λ δ δ λ S demag e e e Demag S S 3 δ δ λ δ ecos

17 Μαγνητοελαστική ανισοτροπία Θετική και αρνητική μαγνητοσυστολή E me K u sin K u 3 λ S σ σ 0 λ > 0 K < < u 0 σ 0 λ < 0 K > < u 0 σ 0 λ > 0 K > > u 0 σ > u 0 λ < 0 K < 0

18 Μαγνητοσυστολικά Υλικά- Εαρμογές Sonar Αισθητήρες-ενεργοποιητές (Sensors+Actuators) Μιρκοηλεκτρομηχανικά συστήματα (MEMS) Νι (184 James Joue) 40 ppm Fe,Co 50ppm TbFe λ+400ppm DyFe λ+ 15ppm Tb 0.7 Dy 0.73 Fe 1.95 λ+ 000 ppm (Terfeno-D) SmFe λ-1500ppm PZT100 ppm, MHz

19 Είδη Μαγνητοαντίστασης OMR (Συνήθης) Η AMR (Ανισοτροπική) ( H I ) ρ( H I ) ρ // GMR (Γιγαντιαία) FM/Me/FM TMR (Σήραγγος) FM/Ι/FM CMR (Κολοσσιαία) Ταυτόχρονη Μετάβαση M-Ι FM-PM

20 AMR ρ + ρ ρ + 3 ( ) ρ ρ cos θ 1 3

21 AMR και δομή μαγνητικών περιοχών (α) J ρ ρ // ρ H H J J H (β) J ρ ρ // ρ H H J J H (γ) J ρ ρ // ρ H H J J H

22 GMR Fe,Co,Ni Cr,Cu,Ru Fe,Co,Ni Cr,Cu,Ru Fe,Co,Ni RKKY

23 GMR σε SAF

24 GMR: Μοντέλο δύο καναλιών R R + R, R R R R + R

25 GMR: Μοντέλο δύο καναλιών R R ( β ), R ( + β ) R R 0 R + R R R R 0, R R0 1 R + R ( β )

26 Το μοντέλο των δύο καναλιών σπιν: Αγωγιμότητα σε στοιχεία μετάπτωσης. Na.5 μω cm Cs.6 μω cm Cu1.7 μω cm Ag1.6 μω cm V0 μω cm Zr43 μω cm Co 6 μω cm Νι 7. μω cm

27 Δομή Ζώνης μετάλλων και ημι-μετάλλων (haf-metas) Fe Co CrO Sr FeMoO 6 n P, n n + n P J J + J J