Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 3.11: Đường cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 đo trên hệ PPMS tại 300K

Hình 3.11: Đường cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 đo trên hệ PPMS tại 300K

Tải bản đầy đủ - 0trang

Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



Hình 3.12a Đường cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 đo trên hệ PPMS

tại 50K



Hình 3.12b Đường cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 đo trên hệ PPMS

tại 2K

41



Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



Từ các thơng số khi khảo sát tính chất từ của mẫu Fe 60Pd40 trong dải nhiệt

độ từ 300 K xuống đến 2 K ta thu được bảng các giá trị H C thể hiện sự phụ thuộc

của HC khi thay đổi nhiệt độ đo như sau:

Bảng 3.1: Các thông số thu được sau khi thay đổi nhiệt độ đo của mẫu Fe60Pd40

trong dải nhiệt độ từ 300 K-2 K



Nhiệt độ đo

2K

5K

10K

20K

50K

100K

150K

200K

250K

300K



HC theo nhiệt độ ủ mẫu

450oC



500oC



550oC



600oC



749.80



1792.36



2430.85



4



6



4 1267.997



1789.07

747.54



1



2424 1240.862



1775.39

745.06



4



738.84

7



2416 1230.942

2410.13



1775.21



737.89



4 1223.691

2405.58



3



1761.11



5



1191.89



717.90



1728.35



1



8



2353.57



1187.55



661.81



1657.13



2283.66



2



4



647.49



1586.24



7



9



602.67



1501.37



9



8



550.18



1390.93

42



5 1139.867

2178.05

7 1079.286

2045.15

5 1013.936

1996.58



920.794



Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



5



5



2



Từ những kết quả trên bảng 3.1 đo trên hệ PPMS ta có thể vẽ được một đồ

thị thể hiện sự phụ thuộc của HC vào chế độ ủ và nhiệt độ đo của mẫu Fe60Pd40

thể hiện trên hình 3.13.



Hình 3.13: Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của Hc vào chế độ ủ và nhiệt độ

đo của mẫu Fe60Pd40

Hình 3.13 chỉ ra sự phụ thuộc nhiệt độ của lực kháng từ H C ở các nhiệt độ

ủ khác nhau. Lực kháng từ tăng đều khi nhiệt độ giảm ở tất cả các nhiệt độ ủ và

có giá trị cao nhất là 2,43 kOe đo tại 2 K khi mẫu ủ tại 550 oC. Ta có thể thấy rõ

ràng rằng mẫu ủ tại 550oC có lựckháng từ lớn nhất ở mọi nhiệt độ đo. Mức độ

trật tự S của mẫu này cũng đã có giá trị cao nhất so với các mẫu ủ ở nhiệt độ

khác, chỉ ra rằng tính chất từ cứng mạnh phụ thuộc vào pha trật tự L1o của các

hạt nano FePd. Mặc dù giá trị của HC cho các hạt nano FePd là không cao như

43



Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



đối với các hạt nano FePt [14], nhưng với giá trị HC này của hạt nano FePd là

một lựa chọn tốt để sử dụng làm vật liệu cho phương tiện lưu trữ từ tính.

3.2.2 Hiệu ứng nhớ từ

Hiệu ứng nhớ từ trên mẫu Fe60Pd40 được khảo sát như sau: Từ hóa bão hòa

ở từ trường +13,5 kOe rồi đảo từ về giá trị -2 kOe.

Trong quá trình suy giảm từ độ ta thay đổi giá trị từ trường nhưng vẫn giữ

là ngược hướng so với phương từ hóa bão hòa (tức là từ trường ngồi có giá trị

âm) thì giá trị từ độ thay đổi đột ngột. Hiệu ứng nhớ từ được thể hiện trong hình

3.14. Trên hình 3.14 cho thấy, sau khi suy giảm trong 300 s dưới tác dụng của từ

trường -2 kOe (kí hiệu là 300 s, -2 kOe), ta tác dụng một từ trường -1,6 kOe

trong thời gian 300 s rồi lại trở lại -2 kOe. Ta thấy, từ độ giảm theo hàm mũ ở

đoạn (300 s, -2 kOe), tăng đột ngột và nằm ngang ở đoạn (300 s, - 1,7 kOe),

tiếp tục giảm theo hàm mũ ở (300 s, -2 kOe), nằm ngang ở (300 s, -1,7 kOe) kế

tiếp. Q trình đó được lặp đi lặp lại bốn lần. Điều đáng chú ý là giá trị từ độ

cuối của (300 s, -2 kOe) ban đầu bằng giá trị từ độ đầu của (300 s, -2 kOe) thứ

hai. Giá trị từ độ cuối của (300 s, -2 kOe) thứ hai bằng giá trị từ độ đầu của (300

s, -2 kOe) thứ ba. Dường như trạng thái từ của hệ sau khi thay đổi từ trường -1,7

kOe nhớ được giá trị từ độ trước khi thay đổi.

Để thấy rõ hiện tượng nhớ từ xảy ra như thế nào sau khi thay đổi từ trường

tác dụng trên hình 3.14 (đường mầu đỏ) 2 đoạn t2 và t3 đã được tịnh tiến về và ta

thấy rằng quá trình suy giảm từ độ vẫn là một đường cong trơn. Để thấy rõ hơn

ta lấy logarit của nó lên thì thấy nó trở thành một đường thẳng. Như vậy ta kêt

luận trong trường hợp này đã có hiệu ứng nhớ từ xảy ra.



44



Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



3.0

2.5



3



H=-1.7 kOe



t1



2.0

1.5



t2



1.0



t3



0.5

0.0



H=-1.7 kOe



M(emu/g)



100



2



1



1000



t1



H=-2 kOe



t2

t3

H=-2 kOe



0



0



300



600



H=-2 kOe



900



1200



t(s)



1500



Hình 3.14: Đường cong nhớ từ của mẫu Fe60Pd40 ủ tại 550 oC trong 1 h.

Hiện tượng tương tự được quan sát khi thay đổi trường tác dụng như sau (2 kOe:1,8 kOe, -2 kOe:1,9 kOe) như được mơ tả trong trong hình 3.15.

3



3.0

2.5



t1



2.0



t2



1.5



H=-1.8 kOe



1.0



t3



M(emu/g)



0.5



2



0.0



H=-1.8 kOe



100



t1



1000



1

t2



H=-2 kOe



t3

H=-2 kOe



H=-2 kOe



0



0



300



600



900



1200 1500



t(s)



Hình 3.15 a: Đường cong nhớ từ của mẫu Fe60Pd40 khi thay đổi trường

-2 kOe:-1,8kOe



45



Chương 3: Kết quả và thảo luận



3



Trương Thành Trung



3.0

2.5

2.0



t1



1.5



t2



1.0



t3



M(emu/g)



0.5



2



0.0

100



t1



1000



H=-1.9 kOe

H=-1.9 kOe



1



t2

H=-2 kOe



0



t3

H=-2 kOe



0



300



600



H=-2 kOe



900 1200 1500



t(s)



Hình 3.15 b: Đường cong nhớ từ của mẫu Fe60Pd40 khi thay đổi trường

-2 kOe:-1,9 kOe

Hiện tượng nhớ như được mô tả không xuất hiện khi từ trường đang ở -2

kOe đổi thành một giá trị lớn hơn gần nó là -1,975 kOe và -1,99 kOe (hình 3.16).

3



2.5

2.0

1.5



M(emu/g)



M(emu/g)



2

t1



1



H=-1.975 kOe



t1



1.0

0.5



H=-1.99 kOe

H=-2 kOe



t2



H=-2 kOe

t2



t3



H=-2 kOe



0



0



300



600



900



t(s)



1200



H=-1.99 kOe

t3



0.0



H=-1.975 kOe

H=-2 kOe



1500



H=-2 kOe



-0.5



0



300



600



900



H=-2 kOe



1200



1500



t(s)



(a)



(b)

Hình 3.16: Đường cong nhớ từ của mẫu Fe60Pd40 khi thay đổi trường (a) -2 kOe:1,975 kOe, (b) -2 kOe:-1,99 kOe

Hiện tượng nhớ từ cũng không xảy ra khi từ trường đang ở -1,6 kOe ta đổi

thành một giá trị nhỏ hơn nó là -2,1kOe (hình 3.17).

46



Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



30



M(emu/g)



20



H=-1.6(KOe)



10

0

H=-1.6(KOe)



-10



H=-2.1(KOe)



-20

-30



0



300



H=-1.6(KOe)



H=-2.1(KOe)



600



900



1200



1500



t(s)



Hình 3.17: Đường cong nhớ từ của mẫu Fe60Pd40 khi thay đổi trường

-1,6 kOe:-2,1 kOe

Trên hình 3.16 a và 3.16 b ta thấy khi tịnh tiến t2 và t3 về thì thấy quá

trình suy giảm từ độ khơng là một đường cong trơn nữa mà có những đoan ngắt

quãng. Điều đó cho thấy rằng khi tao thay đổi từ trường lớn hơn khơng đáng kể

thì có một số momen từ vẫn tiếp tục đảo chiều và không xảy ra quá trình dừng

(là quá trình momen từ dừng đảo chiều).

Như vậy có thể kết luận hiện tượng nhớ từ xảy ra nếu từ trường thay đổi

lớn hơn đáng kể từ trường ngoài đặt vào ban đầu và dương hơn thì hệ có khả

năng nhớ trạng thái từ. Hiện tượng nhớ từ không xảy ra hay không thể nhớ trạng

thái từ nếu từ trường thay đổi lớn hơn không đáng kể so với từ trường ngoài đặt

vào ban đầu.

Hiệu ứng nhớt từ được khảo sát như sau: Sự suy giảm từ độ theo thời

gian của hạt nano Fe60Pd40 sau khi từ hóa bão hòa ở từ trường +13,5 kOe rồi

đảo từ về giá trị -2 kOe (hình 3.18 nhỏ). Sự suy giảm này tuân theo hàm mũ. Độ

nhớt từ được xác định từ công thức S = dM/d(lnt). Khoảng thời gian trong

nghiên cứu này tối đa là 2000 s (hình 3.18).



47



Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



0.6



0.4

0.3

-10



0.2

M(emu/g)



S(emu/g)



0.5



0.1



-11



-12



-13



0



1000



2000



Time(sec.)



-4000



-3000



-2000



-1000



H(Oe)

Hình 3.18: Đường cong độ nhớt từ phụ thuộc vào từ trường ngồi của mẫu

Fe60Pd40

Hình 3.18 (hình nhỏ đường mầu đỏ) là đường cong nhớt từ của mẫu

Fe60Pd40 ủ tại 550oC trong 1h. Từ cơng thức (1.9) ta tính được độ nhớt từ của

mẫu Fe60Pd40. Đo đường nhớt từ với các từ trường khác nhau ta sẽ khảo sát được

sự phụ thuộc của độ nhớt từ vào từ trường thể hiện trên hình 3.18 (các chấm mầu

xanh). Đồ thị cho thấy trong khoảng từ trường khảo sát độ nhớt từ lớn nhất trong

khoảng Hc vì tại đó mẫu Fe60Pd40 thể hiện tính từ cứng tốt nhất.

Hiện tượng nhớ từ có thể được giải thích trên cơ sở mơ hình thứ bậc năng

lượng (hierarchical model) mơ hình này được ứng dụng để giải thích cho vật

liệu spin-glass trong đó có tính đến tương tác giữa các hạt nano.



48



Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



Hình 3.19: Giản đồ năng lượng của vật liệu hợp kim FePd phụ thuộc vào trường

ngồi

Theo mơ hình này, giản đồ năng lượng của các mơ men từ có dạng gồm

nhiều cực tiểu năng lượng.Khi tăng từ trường -2000 Oe lên -1700 Oe như ở hình

3.14, trên giản đồ năng lượng sẽ xuất hiện một số cực tiểu năng lượng (hình

3.19). Ví dụ, hai cực tiểu ban đầu (hình 3.19 a) được tách thành 4 cực tiểu năng

lượng (hình 3.19 b).

Ngược lại, nếu đổi từ trường từ -1600 kOe xuống -2100 kOe thì một số

cực tiểu năng lượng biến mất. Xác suất đảo từ phụ thuộc nhiều vào năng lượng

này.

Khi từ trường từ -2000 Oe thay đổi thành -1700 Oe sẽ có một số các mơ

men từ đảo chiều sẽ ít hơn do có nhiều cực tiểu năng lượng cho mơ men từ. Trên

hình 3.19, q trình đi từ nhiều cực tiểu năng lượng đến ít cực tiểu năng lượng sẽ

tụ chung thành giản đồ 3.19 a. Q trình ngược lại thì có thể có nhiều cách, ví

dụ từ hình 3.19 a thành 3.19 b hoặc 3.19 b thành 3.19 c. Khi từ tr ường tác dụng

quay trở lại giá trị -2000 Oe thì số cực tiểu năng lượng trở lại như cũ. Hệ tiếp tục

suy giảm từ độ như trước khi thay đổi từ trường.

Nếu mô hình trên là đúng thì khi đặt một từ trường âm hơn từ trường ban

đầu, ví dụ, từ trường từ -1600 kOe xuống -2100 kOe thì hiện tượng nhớ từ không



49



Chương 3: Kết quả và thảo luận



Trương Thành Trung



thể xảy ra vì số cực tiểu năng lượng ở -2100 Oe ít hơn số cực tiểu năng lượng ở

-1600 Oe. Điều này được thấy trong hình 3.17. Giá trị từ độ sau khi trở lại từ

trường ban đầu hoàn toàn khác giá trị từ độ trước khi thay đổi. Điều này cũng có

thể giải thích cho trường hợp ta đảo chiều từ trường từ -2100 Oe đến một giá trị

ngay gần nó ví dụ như -1975 Oe hay -1999 Oe thì hiện tượng nhớ từ cũng khơng

xảy ra, vì khi khi ta tăng từ trường từ -2100 Oe lên -1999 Oe chẳng hạn thì khi

đó số cực tiểu năng lược được tạo ra sẽ ít hơn so với tăng đến -1700 Oe hay

-1600 Oe… như vậy khi đó sự suy giảm từ độ vẫn xảy ra do hiện tượng tràn

năng lượng do số cực tiểu năng lượng tạo ra là không đủ lớn.

Điều này cho thấy mơ hình thứ bậc năng lượng có thể được áp dụng để giải thích

hiệu ứng nhớ từ.

Khi từ trường thay đổi không khác biệt nhiều từ trường ban đầu, giản đồ

năng lượng chỉ thay đổi chút ít thì hiện tượng nhớ từ cũng khơng xảy ra vì các

mơ men từ vẫn tiếp tục đảo hướng dưới từ trường mới (hình 3.16). Như vậy tồn

tại một giá trị từ trường mà khi thay đổi hiệu ứng nhớ từ xảy ra. Đó là từ trường

đủ lớn để momen từ không thể đảo ngược và đủ nhỏ để không thể phá vỡ cấu

trúc năng lượng của hệ.



50



Kết luận



Trương Thành Trung



KẾT LUẬN

Sau một thời gian nghiên cứu chúng tôi đã thu được một số kết quả như

sau:

Hạt nano FePd với các tỷ phần khác nhau đã lần đầu tiên được chế tạo

thành cơng bằng phương pháp hóa siêu âm.

Sau khi ủ vật liệu có cấu trúc L1 0, thể hiện tính từ cứng mạnh với lực

kháng từ lớn, mẫu Fe60Pd40 có lực kháng từ trên 2 kOe khi ủ tại nhiệt độ 550 oC

trong 1 h.

Lực kháng từ của vật liệu tăng khi nhiệt độ mẫu giảm trong khi khảo sát

tính chất từ. Đặc biệt lực kháng từ của mẫu Fe 60Pd40 đã tăng lên đến 2,43 kOe tại

nhiệt độ 2K.

Lần đầu tiên phát hiện hiệu ứng nhớ từ trong vật liệu này.



51



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 3.11: Đường cong từ trễ của mẫu Fe60Pd40 đo trên hệ PPMS tại 300K

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×