Многослойные пленочные структуры на основе пермаллоя для приложений в качестве сред с гигантским магнитоимпедансным эффектом
Аннотация
В магистерской диссертации рассмотрены вопросы, касающиеся исследования структурных особенностей и магнитных свойств многослойных пленочных структур на основе пермаллоя с перспективой их использования в качестве чувствительных элементов датчиков слабых магнитных полей с высоким магнитоимпедансным эффектом (ГМИ). Для более полного понимания особенностей формирования многослойных ГМИ структур отдельно исследовались тонкие пленки пермаллоя с буферными подслоями разного состава. В работе установлено, что пленочные структуры типа Ti/FeNi обладают наиболее совершенными структурными и магнитными характеристиками, такими как острота текстуры, дисперсия осей легкого намагничивания и др., и могут быть использованы при получении многослойных пленочных образцов для дальнейших приложений в качестве чувствительных МИ элементов.
Особое внимание уделялось возможности получения высокой чувствительности ГМИ эффекта в случае напыления пленочных структур на полимерные основы и сравнению свойств пленочных структур, осажденных как на жесткие, так и на полимерные основы. В работе предложена концепция несимметричных ГМИ структур, которые в перспективе могут быть использованы для магнитного биодетектирования суперпарамагнитных маркеров. Например, было установлено, что максимум реальной части МИ соотношения для многослойных образцов типа [Ti/FeNi]5/Ti/Cu/Ti/[FeNi/Ti]x на стеклянных подложках у симметричной структуры (x=5) составил 290% при частоте 220 МГц. В случае многослойных пленочных элементов на полимерных подложках максимальное магнитоимпедансное соотношение полного импеданса составило ∆Z/Z=170% для структуры с x=2. Для элементов на полимерных подложках с четным количеством магнитных слоев величина ГМИ соотношения превышала значения ГМИ для элементов с нечетным количеством магнитных слоев.
Дополнительно обсуждается возможность использования функциональных покрытий при создании специализированных МИ элементов на примере графеноподобного углеродного покрытия, химически связанного с поверхностью. При нормальных условиях наблюдался процесс конденсации углерода на поверхности пленок пермаллоя при выдержке их в ароматическом сольвенте толуоле: минимальное время модификации поверхности, необходимое для осаждения детектируемого покрытия, составило 2 недели.
Особое внимание уделялось возможности получения высокой чувствительности ГМИ эффекта в случае напыления пленочных структур на полимерные основы и сравнению свойств пленочных структур, осажденных как на жесткие, так и на полимерные основы. В работе предложена концепция несимметричных ГМИ структур, которые в перспективе могут быть использованы для магнитного биодетектирования суперпарамагнитных маркеров. Например, было установлено, что максимум реальной части МИ соотношения для многослойных образцов типа [Ti/FeNi]5/Ti/Cu/Ti/[FeNi/Ti]x на стеклянных подложках у симметричной структуры (x=5) составил 290% при частоте 220 МГц. В случае многослойных пленочных элементов на полимерных подложках максимальное магнитоимпедансное соотношение полного импеданса составило ∆Z/Z=170% для структуры с x=2. Для элементов на полимерных подложках с четным количеством магнитных слоев величина ГМИ соотношения превышала значения ГМИ для элементов с нечетным количеством магнитных слоев.
Дополнительно обсуждается возможность использования функциональных покрытий при создании специализированных МИ элементов на примере графеноподобного углеродного покрытия, химически связанного с поверхностью. При нормальных условиях наблюдался процесс конденсации углерода на поверхности пленок пермаллоя при выдержке их в ароматическом сольвенте толуоле: минимальное время модификации поверхности, необходимое для осаждения детектируемого покрытия, составило 2 недели.