Влияние отжига на недиагональный магнитоимпеданс в аморфных проводах

Магнитоимпедансный эффект в ферромагнитных аморфных микропроводах является идеальной основой для разработки высокочувствительных сенсоров слабых магнитных полей  с разрешением до нескольких микроэрстед. Приведены результаты исследования температурной зависимости сигнала датчиков с магниточувствительным элементом на основе аморфных кобальт−содержащих микропроводов с геликоидальной магнитной анизотропией. Также рассмотрено и влияние температурной обработки на недиагональный магнитоимпеданс (МИ) в них. Установлено; что определенные режимы отжига МИ−датчиков; включающих микро-провод с электрическими контактами и детектирующую катушку; увеличивают чувствительность выходного сигнала к осевому внешнему магнитному полю и уменьшают его зависимость от температуры.  В процессе изучения данного явления была разработана методика термической обработки датчиков на основе аморфных микропроводов и проведено исследование влияния режимов отжига на чувствительность и температурную стабильность недиагонального магнитоимпеданса в микропроводах. После проведения термообработки при температуре отжига 160 °С в течение 2—3 мин наблюдали увеличение чувствительности датчиков к осевому внешнему полю на 25 % и снижение зависимости сигнала от температуры почти в 2 раза. Эти изменения связаны с релаксацией внутренних напряжений; которые определяют эффективную магнитную анизотропию аморфного МИ−провода.

1. Makhnovskiy; D. P. Field−dependent surface impedance tensor in amorphous wires with helical and circumferential anisotropy / D. P. Makhnovskiy; L. V. Panina; D. J. Mapps // Phys. Rev. − 2001. − V. 63. − P. 144424.

2. Ipatov; M . Low−field hysteresis in the magnetoimpedance of amorphous microwires / M. Ipatov; V. Zhukova; A. Zhukov; J. Gonzalez; A. Zvezdin // Phys. Rev. − 2010. − V. 81. − Р. 134421.

3. Pirota; K. Magnetic properties and giant magnetoimpedance in a CoFeSiB glass−covered microwire / K. Pirota; L. Kraus; H. Chiriac; M. Knobel // J. Magn. Mag. Mat. − 2000. − V. 221; Iss. 3. − P. 243—247.

4. Mohri; K . Super MI sensor: recent advances of amorphous wire and CMOS−IC magneto−impedance sensor / K. Mohri; Y. Honkura; L. V. Panina; T. J. Uchiyama // Nanoscience and Nanotechnology. − 2012. − V. 12. − P. 7491—7495.

5. Uchiyama ; T. Recent advances of pico −tesla resolution magneto−impedance sensor based on amorphous wire CMOS IC MI sensor / T. Uchiyama; K. Mohri; Y. Honkura; L. V. Panina // IEEE Trans. Magn. − 2012. − V. 48. − P. 3833—3839.

6. Zhukova; V. Optimization of giant magnetoimpedance in Co−rich amorphous microwires / V. Zhukova; A. Chizhik; A. Zhukov; A. Torcunov; V. Larin; J. Gonzalez // IEEE Trans. Magn. − 2002. − V. 38. − P. 3090—3092.

7. Chiriac; H. Magnetoelastic anisotropy of amorphous microwires / H. Chiriac; T. A. Ovari; A. Zhukov // J. Magn. Mag. Mater. − 2003 − V. 11. − Р. 254—255.

8. Talaat; A. Tailoring of magnetic properties and GMI effect of Co−rich amorphous microwires by heat treatment / A. Talaat; V. Zhukova; M. Ipatov; J. M. Blanco; L.Gonzalez−Legarreta; B. Hernando; J. J. del Val; J. Gonzalez; A. Zhukov // J. Appl. Phys. − 2014. − V. 41. − P. 115.

9. Zhukov; A . Tailoring of magnetic anisotropy of Fe –rich microwires by stress induced anisotropy / A. Zhukov; V. Zhukova; V. Larin; J. M. Blanco; J. Gonzalez // Phys. Rev. − 2006. − V. 24 − P. 384.

10. Zhukov; A. Tuning of magnetic properties and GMI effect of Co−based amorphous microwires by annealing / A. Zhukov; A. Talaat; J. M. Blanco; M. Ipatov; V. Zhukova // J. electronic mater. − 2014. − V. 43; N 12. − P. 4532—4539.

11. Zhukov; A . Magnetostriction in glass−coated magnetic microwires / A. Zhukov; V. Zhukova; J. M. Blanko; A. F. Cobeno; M. Vazques; J. Gonzalez // J. Magn. Mag. Mat. − 2003. − V. 10 − P. 151—157.

12. Юданов ; Н. А . Недиагональный магнитоимпеданс в аморфных проводах и его применение в миниатюрных сенсорах слабых магнитных полей / Н. А. Юданов; А. А. Рудёнок; А. В. Колесников; Л. В. Панина; А. Т. Морченко; В. Г. Костишин // Изв. РАН; сер. физич. − 2014. − Т. 78. № 11.

13. Панина; Л. В. Использование явления недиагонального магнитоимпеданса для построения датчиков слабых магнитных полей и токов / Панина Л. В.; Юданов Н. А.; Морченко А. Т.; Костишин В. Г.; Крутогин Д. Г.; Рудёнок А. А. // Физико−химические аспекты изучения кластеров; наноструктур и наноматериалов. Межвуз. сб. науч. тр. − Тверь; 2013. − Вып. 5. С. 210—218.

14. Yudanov; N. A. High sensitivity magnetic sensors based on Off−diagonal magnetoimpedance in amorphous FeCoSiB wires / N. A. Yudanov; L. V. Panina; A. T. Morchenko; V. G. Kostishyn; P. A. Ryapolov // J. Nano− and Electronic Physics − 2013 − V. 5; N 4. − P. 04001 (4 pp).

15. Yudanov; N. A . Effect of bias fields on off−Diagonal magnetoimpedance (MI) sensor performance / N. A. Yudanov; A. A. Rudyonok; L. V. Panina; A. V. Kolesnikov; A. T. Morchenko; V. G. Kostishyn // J. Nano− and Electronic Physics − 2014 − V. 6; N 3. − P. 03046 (4 pp).