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 第35卷        第 2期                              稀 有 金 属 材 料 与 工 程                             Vo . , o 2
                                                                                               135 N .  
 2 06伍  
  0           2月                   RARE M ET L MATER I
                                            A        ALS AND 
                                                             ENGI EERI
                                                                N     NG                   Fe u r 2 6
                                                                                             br ay 00  




           F . . .i
            eCuNbS.B快 淬  带 中 的 巨磁 阻抗 效 应 
                       薄
                           秦宏伟 ,胡季 帆 ,李  波 2
                                           ,张瑞 红 
                                     ( .山东 大学 , 山东 济南 2 0 0 )
                                      1                5 1 0 

                                     r . 铁 研 究 总 院 ,北 京 1 0 8 )
                                     2 钢                 00 1  


   摘   要 :在 F . u N . i 材 料 中适 当增 加 C
             eC . b S. B             u的含 量 , 可 以使 淬 态 薄 带 纳 米 化 。随 薄 带 中 Cu含 量 的 增 加 ,在 淬 态 薄 
   带 F ,5 C x 3 i   9 可观 察 到 巨磁 阻 抗 效 应 的 增 强现 象 。 高 C
      e   uNbS 。 B 中
       4.        35                                   u含 量  ≥2 试 样 的 磁 导 率 的 变 化率 要远 大于 低 C  
                                                              )                            u
   含量  ≤ 1 )试 样 的相 应 数 值 。磁 导 率 变化 的 大 小 与磁 阻抗 效 应 相 关 。高 c
         .5                                                u含 量 有 效 增 加 了软 磁 a F S )立方 相 的 
                                                                              - c( i

   成 核 ,提 高 了淬 态 薄带 材 料 的软 磁性 。
                               
   关键 词 :F . uN . i 合 金 ;快 淬 薄 带 : 巨磁 阻抗 效 应 
          eC . b S.B
   中 图法 分 类 号 :T 3 .
                G1 98         文 献 标 识 码 :A        文 章编 号 : l 0 -8 X(0 6 0 - 2 00  
                                                            0 2 1 5 2 0 ) 20 7 - 3



                                                         为 2mm。取 6 
                                                                  0mm 长 的快淬 薄带用 于纵 向磁 阻抗测 
1 引  言 
                                                         量 。磁 阻抗 数据 由 4 9   阻抗分 析仪 在常温 下测 得 。
                                                                       2 4A                  
   随着 计算 机 、信息 、汽 车工业 、机 器人 技术 等领                        直 流 磁场 由霍姆 赫 兹 线 圈提 供 。 电流 幅值 保 持 在 2  
                                                                                              0
域 的发 展 ,需要 高性能 磁头和 磁 性传感 器 。近来 巨磁                        mA。 向磁场 下相对 磁 导率 的变化 是利用 等效 阻抗法 
                                                            横
阻抗 效 应 ( 材料 中通 一高频 交 流 电流 ,材 料 阻抗 随 
        在                                                借 助 阻抗分 析仪测 得 ,其直 流磁 场垂 直于 样 品的长度 
施 加 的直流磁 场而 显著 变化 )得 到人们 的 高度重 视 。
                                                         方 向 。采 用 D Ma - r 型 x 射 线粉 末衍射 仪 ,采用 
                                                                   / x B
该 效应 具有 高灵敏 、快 响应 、无接 触 、无磁 滞 、小尺                        C . 辐射 测量 薄带材 料 的 x 射线 衍射谱 图。
                                                          u                           
寸 的优 点 ,具 有广 阔 的应用前 景 。 由于 交流 电流 可 以 
                                                         3 结 果 与 讨 论 
调 制 、解调 、滤波 、共 振 、振 荡 ,所 以其应 用扩 展性 
很强 。 自从 日本学 者 Mo r 等人 【在 F C SB非 晶丝 
                hi    1】 eoi                                 图 l显示 的是 淬态薄 带 F 75 uN 3i . 9
                                                                             e1C 3 b Sl5 的磁 
                                                                               .      3B
上首先 发现 巨磁 阻抗效 应 以来 ,巨磁 阻抗 材料及 规律                         阻 抗 GMI )( ( - () Z0 ,磁 电 阻 G   )  (
                                                               ( = zH)Z O) ()
                                                                z     -   /           MI =  
得 到 了深入研 究 ,该 效应在 丝状 材料 、薄 带 、薄膜材                    -

                                                         R O) ()
                                                          () R O ,磁 电抗 GMI ) ( H)X O) ()
                                                            /            ( =X( - () X O 随频 率 
                                                                          X         /
料上都 能观 察到【 7 目前 国 内外 报道 的铁 基 巨磁 阻抗 
          】
           ̄。                                             的 变 化 关 系 ,这 里 外 加 直 流 磁 场 H= 12A m 。 低 频 
                                                                                      76 / 在
薄带 的纳米 化基 本上都 需 要一个 非 晶退火 过程 ,即在                         5   H 下 , 磁 电 抗 或 磁 电 感 效 应 非 常 强 ,可 高 达 
                                                          0kz
适 当温 度下退 火形 成纳 米 晶薄带 【 】 实 际上纳米 晶化 
                     5。
                      ’
                      6                              一

                                                         7 .%, 主 要 源 于 磁 导 率 在 直 流 磁 场 下 的 减 小 。而 此 
                                                          29
可 以通 过选 择适 当 的快 淬甩 带速 度而 得到 。这种 无 需                      时磁 电阻仅 为 - .
                                                                   21%,相 比而言 很小 。 由于在低 频 下 
退 火 的直接快 淬纳 米化 技术在 NdF .
                     .eB快 淬永 磁薄 带                        电阻值 尺 远大 于 电抗 值        材 料 阻抗为 电阻所 控制 ,
                                                                                                
方 面 已经得 到 了充分 的应用 。本 研究报 道 了未经 退火                        故 磁 阻抗也 较小 ,在 5   Hz下为 一 .
                                                                        0k       22%。随频率 增 
的 F . uN .i 快 淬带 中 的巨磁 阻抗效 应 。发 现适 
   eC . b S.
           B                                             强 ,磁 电抗 效应减 弱 ,而磁 电阻效应 首先 增强 ,在 高 
当 高 含 量 铜 的 添 加 有 利 于 F . u NbS. 快 淬 带 的 纳 
                       eC . .i B                         频 下又 逐渐 减弱 。弱 化 的磁 电抗 效应 源 于有效 磁 导率 
米 晶化 ,并 改善 了磁场 下磁 导率 的变 化率 ,提 高 了材                       随 频 率 的 增 加 而 减 小 。 增 强 的 磁 电 阻 效 应 主 要 是 由 于 
料 的 巨磁阻抗 效应 。
                                                         趋 肤 效 应 的 缘 故 。磁 阻 抗 效 应 是 磁 电 阻 、 磁 电 抗 效 应 
                                                         的合 效应 ,由于 MHz 率下 的阻抗 是正 比于 磁导 率和 
                                                                      频
2 实  验 
 
                                                         频 率积 的平 方根 ,所 以磁 阻抗 效应 的随 频率变 化 的峰 
   F 75C   b S15 9由真 空 甩 带 技 术 制 备 而 得 。
    e4. uN 3i 
              3B                                         值 现象 是与 磁导率 、趋肤 效应 竞争相 关联 。
                                                                                    
其快淬 速率 为 4   /,其薄 带厚度 约 为 2   m,宽度 
          0m s             0la                               图 2显示 的是 淬态 薄带 F 7 C x 3 i . 9
                                                                             e4 uNbS15 的在 
                                                                                       3B

收到初 稿 日期 :2 0 .22 ;收 到修 改稿 日期 :2 0 .60  
           0 4 0 .7               0 40 —7
基 金项 目: 国家 自然 科学 基金 资助 ( 0 7 0 6  
                         5 2 13 )
作者简 介 :秦宏 伟 ,女 ,1 5 年 生 ,教授 , 山东大 学物 理与 微 电子学 院 ,晶体 材料 国 家重 点实验 室 , 山东 济 南 2 00 ,电话 :
                  95                                                        5 10     
           0 3 -5 7 3 -5 5 - alh qn d . u n
            5  8 6 0 58 0 ,E m i w i@sue .  
              1                 :      d c
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第 2期                                 秦 宏伟 等 :F . uN . i 快 淬薄 带 中的 巨磁 阻抗 效应 
                                              eC . bS. B                                                        ・7 ・
                                                                                                                 2 1 

磁 场为 7 6   / 下 的磁 阻抗 最大 变化率 [ ( - ()  
      12 m
         A                  (   Z0)
                             Z      /
z 0】 随 C
 ()     u含量 的变化 关 系 。淬态 薄 带 x 1
                             =.0的磁 
阻抗 效应 较低 ,只 有一 46 %。随 C
              f .5     u含 量 在薄 带 中 
的增 加 ,可 观察 到 淬态 薄带 的磁 阻抗 效应 有 一增 强 ,
                                    
在 x 25 时 [ ( 一 ()  0 】。 - 59 , = 时 
   =.    (   Z0) )  啊 .%   3
          Z      /     =3
[ ( — () Z0】。 一 63 。 如 此 大 的 磁 阻 抗 效 应  
(   l 0) ()   2 .%
 Z   Z /     =
     般 出现 在 退火 的 F . uNbS.
                  eC . . iB纳 米 晶薄 带 。淬态 
一




薄 带 F 75 uNb SI5 9( = ) 的 x 射 线 衍射 谱 示 
     e1C 3 3i _
       .      3B   3
于图 3。从 图中可 以明显 观 察到 . e( i 晶化 峰 。
                    F S)                                                            Cu Co tn , /t  
                                                                                         ne tx a%
根据 S h r r
    c er 公式 计 算 出晶 粒大 小 约为 l m。这 与 
        e                   3a
FNE T 退 火 晶化 的薄 带试 样 的 .e( i
 I ME                  F S )晶粒 大                        图 2 淬 态 薄 带 F 75 C  ̄ b S 5 9 在 磁 场 为 7 6 A/ 下 的 
                                                                     e4. uN 3 i B 的
                                                                                              12 m

小f l m) 当[。 现在 F . uNbS.
 约 0n 相  8 发
          1     eC . .iB薄 带材 料                                  磁 阻 抗 最 大 变化 率 【 ( — () Z 0 】 随 c
                                                                               (   Z0 ) ( )
                                                                                Z      /         u含 量 的 变 

    中适 当增 加 Cu的含 量 ,可 以使 淬态 薄 带纳 米 化 ,而                             化 关 系 

且可 得 到较 高 的 巨磁 阻抗 效应 。这意 味 可 以采用 直 接                    Fi 2 Th     o e   e n nc       xi u   a eoi  
                                                         g.    eCu c ntntd pe de eoft ma m m m gn t m・
                                                                                    he

甩 带 的 方 法 得 到 软 磁 纳 米 材 料 , 这 是 一 种 制 备                             p d n e【Z 卜Z 0 ) ( ) frF 75   Nb S 15 9
                                                                     e a c ((   ( ) Z 0 】 o  e4 C
                                                                                   /                3 i B  
                                                                                                       3

F . uNbS. 纳 米 材 料 的 新 方 法 。 可 认 为 C 在 
 eC . .iB                          u                                a   a trb nsun rH=7l   m .
                                                                     sc s i bo   de     62A/  
                                                                                         

F . uNb S. 淬 态 薄 带 中 , 有 利 于 . e ( i 的 成 
 eC . .i B                   F S)
核 ,这 与 Cu在 F . uNb S. 退火 晶化 试 样 中 的作 
            eC . .i B
用 是类似 的。
        




        0                                                                                2 /。
                                                                                          8() 

                                                         图 3 淬 态 薄带 F 75 uNbS B   3
                                                                     e1C 3 3i 9(= )的 x 射 线衍 射 谱 
                                                                              5
                                                        Fi 3 X ・a   i r c i   at r   rF 7 Cu N b Si35 9 ( 3)
                                                         g.     r y d f a ton p te n f   e 1
                                                                                     o      5 3 3 l B    .
                                                                                                            

                                                                    a   a trb n
                                                                     sc s i bo  

                            j|
                             MHz 
                                                            一    




    图 l 淬 态薄 带 F 75 uNbS l5 9 磁 阻抗 GMI )
                e1C 3 3 i  的
                          B
                         3           ( ,磁 电阻 
                                      Z                  §  一    




        G ()
         MI ,磁 电抗 GMI ) 频 率 的 变化 关系 ( 加 直 流 
           R
        磁 场 H= 6
              7l2A/
                  m 
                    ( 随
                     X              外
                                                            一    




                                                                                          差
                                                                                           
                                                                                          差
                                                                                           
                                                            一    




Fi 1 Fr q nc   e en e eo   a n oi p da c ,m a neo e 
 g.    e ue y d p d nc   fm g et m e n e     g tr ・      S  一    




        ssa e a d m a neO e t nc   fF T Cu N b Si35  
         itnc   n   g tr aca e o  e l   5 3 3 l B9

        a at ib n 爿。7 2A/  
         sc s  b o s _     m)
             r      f  l6                                                      ^                         X 



                                                        图 4 淬 态 薄 带 F 7 5C   3 i B 的磁 导 率 在 横 向磁 场 
                                                                     e4. uNbS 5 9
                                                                       . 

       图 4显示 的是淬 态薄 带 F 75C x 3 i . 9
                       e4. uNbSI5 的磁 
                         .       3B                                 H= l 2 / 下 的变 化 率 与 薄 带 中 C
                                                                      76 Am                    u含 量 的 变化 关 

导率在 横 向磁 场  7 6   / 下 的变化 率 与薄带 中 C  
             l2A m                 u                                系( 中 :( (
                                                                      其    ,        () () ( ( — ( )   ()
                                                                                    0) 0,     r ) 0 
                                                                                                 0/
含量 的变化 关 系 ,其 中(   一 -) 0 ,( ( —
                (  ()  ()    I
                     0/                                             分 别 表示 磁 导 率 的 实 部和 虚 部 的 变 化 率)
                                                                                                    

()  , )
0) ( 分别 表 示磁导 率 的实部 和虚 部 的变化 率 。很 
  / 0                                                   Fi 4 Th     o e   e e e eofc a er to oft  e la  
                                                         g.    eCu c ntntd p nd nc    h ng  ai    r a  nd
                                                                                                 he

明显 高 Cu含量  ≥2试样 的磁 导率 的变化 率 要远 大于 
             )                                                      i a n r   e m e bii f rFe 45 Cu N b Si35   sc s 
                                                                    m gia y p r a lt o   7 ’ x 3 l B9a   a t
                                                                                       y      .
                                                                                                J          

低 Cu含 量 ≤1 ) 样 的相应 数值 。这 与观 察到在 巨 
          .试
          5                                                         rb n u e   =7l 2A/
                                                                     ibo   nd rH  6   m 

磁 阻抗效 应随 薄带 中 C 含量 的增加 存在 一个 增强效 
               u
应 是一致 的 。 巨磁 阻抗效 应 是磁场 通 过影 响材 料 的横                     的阻抗 。磁 导 率变化 的大 小与磁 阻 抗效应 紧 密相关 。
                                                                                         
    向磁化 率而 改变 了材料 的趋 附深度 ,进而 改变 了材料                     当然 除横 向磁 导率 以外 ,材料 的 电阻率 、 各 向异性 、
                                                                                  磁       
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・7  
 22・                                           稀 有 金属 材 料与 工程                                                第 3 卷 
                                                                                                               5

涡流等 也 影响材料 的磁 阻抗 数值 。而 材料 磁导 率 的变 
化 与材料 的 软磁特 性 相 关 。实 验 结果表 明高含 量 C  
                                  u                        参 考 文献       R frn e 
                                                                         eee cs

有效增 加 了aF S )的成 核 ,提高 了材料 的 软磁性 。
        -e( i                                              [】 hi , w s i aK Y s ia   a .E ET a s g [ ,
                                                            1 Mo r K Ka ah m   , o hd Y e 1I E r n Ma n J  
                                                                                        t               ]

但 由于纳米 材料 具有较 大 的脆 性 ,难 以将 试样卷 成环                             1 9 , 8() 3 5  
                                                               92 2 5: 10

状试样 而不 能直接 测 出淬态 薄带 F 7 C x 3 i . 9
                     e4 uNb  l5  
                             S 3B                          [】 e c     , e o t    , e c     t 1A p P y   e [ ,
                                                           2 B a hR S B r wi A E B a hR Se a. p l h s t J  
                                                                         k  z                         L t]

磁导率 的绝对 值 。
                                                              1 9 , 4(6 : 6 2
                                                               94 6 2 )3 5 
                                                           [】P nn     ’ h i B s i   e a . p l h s l 9 4
                                                           3 a iaL V Mo r K, u hd K t 1 JA p   y [ ,1 9 ,
                                                                                 a           P   J       
4 结       论 
                                                              7 (0 :   8
                                                               61)6 9 
                                                                     1

    1
    1在 F . uN .i
        eC - bS.B材料 中适 当增 加 Cu的含量 ,
                                                           [】  , h n   , n H e a . h sD A p   h sJ 2 0 , 3
                                                           4 HuJ Z a g L Qi   t 1JP y     p l y [ , 0 0 3  
                                                                                             e   ]

可 以使 淬态 薄带纳 米化 。高含 量 Cu有 效增 加 了aF  
                                -e                            () L4  
                                                              5: 5

 (i
 S )的成核 。
                                                           【1Kn b lM,S h e m k rJ in c e      ta . t   c
                                                           5  o e     c o n a e  ,Sn e k r J P e  1 Mae S i
                                                                                                       r  
    2 随 薄 带 中 C 含 量 的 增 加 , 在 淬 态 薄 带 
     )         u                                              E g J 19 , 2 - 2 : 4  
                                                               n [ , 9 7 A2 6 2 8 5 6
                                                                  ]

F7 C x 3i_
 e   uNbSl5
  4      3B9中可观 察 到 巨磁 阻抗 效应 的增 强                          [】Q n H n w i 宏 伟 )
                                                           6 i  o g e(  秦    ,Ha  a( 涛)e a.R r  tl
                                                                                n T o韩  t 1 ae Mea 
                                                                                         

现象 。                                                          Maeil ad E gn ei ( 有 金 属 材 料 与 工 程 ) 】 0 5
                                                                t as n   n ier g 稀
                                                                 r            n                  [,2 0,
                                                                                                  J      
    3)在 淬态 薄带 F 7 C x bS l5 9
               e   uN 3 i _ 中,高 C
                4        3B      u含                           3 (2 :1 7  
                                                               4 1) 8 5

量 i2
  > )试 样 的磁导 率 的变 化率 要远 大于低 Cu含量                           [】L  u d n ( 国栋 ) R r  tl t il a d E gn e ig
                                                           7 i oo g李
                                                               G           . ae Me   e as n   n ier  
                                                                                  a Ma r             n

  ≤ 1 )试样 的相应 数值 。磁 导率 变化 的大 小 与磁 阻 
     .
     5                                                        ( 有 金 属 材料 与 工程 ) 】2 0 , 11: 
                                                              稀               [ , 0 2 3 () 1
                                                                               J

抗效 应相关 。高含 量 Cu有利 于 b caF S)的结 晶 
                     c  -e( i                              [】 o hz wa O u   , a u h  JA p e y [ , 9 8 6  
                                                           8 Y si a   g maS Y ma c iK. p l h sJ 1 8 , 4
                                                                                               ]
析 出,提高 了材料 的软磁 性 。
                                                              (O : 0 4
                                                               1)6 4 




             Gi n   a n t i pe a c   f c  n Fe Cu Nb S - a - s   b ns
              a tM g e o m    d n e Ef e ti   - - - iB  s Ca tRi bo  


                                   Qi  n we ,  i n 1     Zh n   io g
                                    nHo g i HuJf  
                                                a  LiBo , a gRuh n  
                                      ( . h n o gU ies y J a  5   0 C i )
                                       1 S a d n   nv ri , i n2 0   , hn  
                                                       t n       10     a

                            (. et lrnadSel eerhIs tt B rn  0 0 1C ia 
                            2 C nr   o n t   sac  tue e ig10 8, hn)
                                 aI       eR     ni ,


Ab ta t
  s r c :Na - r t li ai n i  -
           no c ysalz to  n Fe Cu- b- iB  sc s i bo   a     bti edby i c e i g Cu a d ton. ih i r a i g Cu c n e ,
                                 N S — a - a trb nsc n be o a n    n r asn     d ii       W t nc e sn     o t nt  

h  g a t
t e i n  ma e o m p da c  e e t n
           gn t i e n e f c i  Fe Cu Nb— -
                                  - -  SiB a - a t i bo  i e ha c d. The ha ge ai  o   t e l nd m a na y
                                            s c s rb ns s n n e         c n  r tos f boh r a a  i gi r  

p r e bii f rt eFe 45x Nb3 t 5 9 sc s r b n  r lre  i  ihC  o tn 
 e m a lt o     7 -
         y   h      .
                     Cux Si3 B   -at i o s e ag r t hg   u c ne t
                               .
                                a     b     a     wh                        ≥2 ta   o e i   we C  o tn  ≤ 1 )
                                                                              ) h nt s  t l r uc ne t
                                                                                   h w ho                  ..
                                                                                                           5 
T e c a g   f e e b l     o n c e   t h   i n   g e o mp d n e e e t Th   i h Cu e e n si h   sc s  b o   e e t ey
 h   h n eo   r a i t i c n e t d wi t e g a t
             pm     i s
                     y              h         ma n t i e a c   f c . e h g     l me t  t e a   a tr b n
                                                                                        n         i        f c i l 
                                                                                                               v

e h n e   en ce to   ft es f a- e ( i e   h s , mp o ig s f ma n tcp o e t s
 n a c st   u la i n o     o t F
         h              h          S )b ep a e i r v n   o   g e i  r p ri .
                                                          t               e 

K e   o ds
   yw r :Fe Cu-
           -  Nb- - alo ;a - a trbb ;gint a e o mpe n ee e t
                SiB  l y s c s i on   a   gn t i
                                         m         da c  f c  



B o rp y Q n Ho g e,P oe sr c o l fP y i   n   co l t n s tt Ke   a o a r  o  rs l t i s h n o g
 iga h : i  n w i r fso,S h o    h s sa d Mir e cr i ,Sa   y L b rty f rC t   e a ,S a d n  
                                 o     c          e o c    e           o      y a Ma r l

         U iesy J a 5 10 PR C iaT l0 8-3 -5 73 -5 5 Ema :wqn d . uc 
          nv r t i n 0 0 , . . hn , e: 0 65  8 6 0 580 , - i h i@sue .
              i, n 2                       1               l        d n

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  • 1. 维普资讯 http://www.cqvip.com 第35卷  第 2期  稀 有 金 属 材 料 与 工 程  Vo . , o 2 135 N .   2 06伍   0 2月  RARE M ET L MATER I   A    ALS AND    ENGI EERI N NG  Fe u r 2 6 br ay 00   F . . .i eCuNbS.B快 淬  带 中 的 巨磁 阻抗 效 应  薄 秦宏伟 ,胡季 帆 ,李  波 2 ,张瑞 红  ( .山东 大学 , 山东 济南 2 0 0 ) 1 5 1 0  r . 铁 研 究 总 院 ,北 京 1 0 8 ) 2 钢 00 1   摘 要 :在 F . u N . i 材 料 中适 当增 加 C eC . b S. B u的含 量 , 可 以使 淬 态 薄 带 纳 米 化 。随 薄 带 中 Cu含 量 的 增 加 ,在 淬 态 薄  带 F ,5 C x 3 i   9 可观 察 到 巨磁 阻 抗 效 应 的 增 强现 象 。 高 C e   uNbS 。 B 中 4.  35 u含 量  ≥2 试 样 的 磁 导 率 的 变 化率 要远 大于 低 C   ) u 含量  ≤ 1 )试 样 的相 应 数 值 。磁 导 率 变化 的 大 小 与磁 阻抗 效 应 相 关 。高 c .5 u含 量 有 效 增 加 了软 磁 a F S )立方 相 的  - c( i 成 核 ,提 高 了淬 态 薄带 材 料 的软 磁性 。   关键 词 :F . uN . i 合 金 ;快 淬 薄 带 : 巨磁 阻抗 效 应  eC . b S.B 中 图法 分 类 号 :T 3 . G1 98  文 献 标 识 码 :A  文 章编 号 : l 0 -8 X(0 6 0 - 2 00   0 2 1 5 2 0 ) 20 7 - 3 为 2mm。取 6    0mm 长 的快淬 薄带用 于纵 向磁 阻抗测  1 引  言    量 。磁 阻抗 数据 由 4 9   阻抗分 析仪 在常温 下测 得 。 2 4A   随着 计算 机 、信息 、汽 车工业 、机 器人 技术 等领  直 流 磁场 由霍姆 赫 兹 线 圈提 供 。 电流 幅值 保 持 在 2   0 域 的发 展 ,需要 高性能 磁头和 磁 性传感 器 。近来 巨磁  mA。 向磁场 下相对 磁 导率 的变化 是利用 等效 阻抗法  横 阻抗 效 应 ( 材料 中通 一高频 交 流 电流 ,材 料 阻抗 随  在 借 助 阻抗分 析仪测 得 ,其直 流磁 场垂 直于 样 品的长度  施 加 的直流磁 场而 显著 变化 )得 到人们 的 高度重 视 。   方 向 。采 用 D Ma - r 型 x 射 线粉 末衍射 仪 ,采用  / x B 该 效应 具有 高灵敏 、快 响应 、无接 触 、无磁 滞 、小尺  C . 辐射 测量 薄带材 料 的 x 射线 衍射谱 图。 u    寸 的优 点 ,具 有广 阔 的应用前 景 。 由于 交流 电流 可 以  3 结 果 与 讨 论  调 制 、解调 、滤波 、共 振 、振 荡 ,所 以其应 用扩 展性  很强 。 自从 日本学 者 Mo r 等人 【在 F C SB非 晶丝  hi 1】 eoi 图 l显示 的是 淬态薄 带 F 75 uN 3i . 9 e1C 3 b Sl5 的磁  . 3B 上首先 发现 巨磁 阻抗效 应 以来 ,巨磁 阻抗 材料及 规律  阻 抗 GMI )( ( - () Z0 ,磁 电 阻 G   )  ( ( = zH)Z O) () z - / MI =   得 到 了深入研 究 ,该 效应在 丝状 材料 、薄 带 、薄膜材  - R O) () () R O ,磁 电抗 GMI ) ( H)X O) () / ( =X( - () X O 随频 率  X / 料上都 能观 察到【 7 目前 国 内外 报道 的铁 基 巨磁 阻抗   】  ̄。 的 变 化 关 系 ,这 里 外 加 直 流 磁 场 H= 12A m 。 低 频  76 / 在 薄带 的纳米 化基 本上都 需 要一个 非 晶退火 过程 ,即在  5   H 下 , 磁 电 抗 或 磁 电 感 效 应 非 常 强 ,可 高 达  0kz 适 当温 度下退 火形 成纳 米 晶薄带 【 】 实 际上纳米 晶化  5。 ’ 6 一 7 .%, 主 要 源 于 磁 导 率 在 直 流 磁 场 下 的 减 小 。而 此  29 可 以通 过选 择适 当 的快 淬甩 带速 度而 得到 。这种 无 需  时磁 电阻仅 为 - . 21%,相 比而言 很小 。 由于在低 频 下  退 火 的直接快 淬纳 米化 技术在 NdF . .eB快 淬永 磁薄 带  电阻值 尺 远大 于 电抗 值  材 料 阻抗为 电阻所 控制 ,   方 面 已经得 到 了充分 的应用 。本 研究报 道 了未经 退火  故 磁 阻抗也 较小 ,在 5   Hz下为 一 . 0k 22%。随频率 增  的 F . uN .i 快 淬带 中 的巨磁 阻抗效 应 。发 现适  eC . b S. B 强 ,磁 电抗 效应减 弱 ,而磁 电阻效应 首先 增强 ,在 高  当 高 含 量 铜 的 添 加 有 利 于 F . u NbS. 快 淬 带 的 纳  eC . .i B 频 下又 逐渐 减弱 。弱 化 的磁 电抗 效应 源 于有效 磁 导率  米 晶化 ,并 改善 了磁场 下磁 导率 的变 化率 ,提 高 了材  随 频 率 的 增 加 而 减 小 。 增 强 的 磁 电 阻 效 应 主 要 是 由 于  料 的 巨磁阻抗 效应 。   趋 肤 效 应 的 缘 故 。磁 阻 抗 效 应 是 磁 电 阻 、 磁 电 抗 效 应  的合 效应 ,由于 MHz 率下 的阻抗 是正 比于 磁导 率和  频 2 实  验    频 率积 的平 方根 ,所 以磁 阻抗 效应 的随 频率变 化 的峰  F 75C   b S15 9由真 空 甩 带 技 术 制 备 而 得 。 e4. uN 3i     3B   值 现象 是与 磁导率 、趋肤 效应 竞争相 关联 。   其快淬 速率 为 4   /,其薄 带厚度 约 为 2   m,宽度  0m s 0la 图 2显示 的是 淬态 薄带 F 7 C x 3 i . 9 e4 uNbS15 的在    3B 收到初 稿 日期 :2 0 .22 ;收 到修 改稿 日期 :2 0 .60   0 4 0 .7 0 40 —7 基 金项 目: 国家 自然 科学 基金 资助 ( 0 7 0 6   5 2 13 ) 作者简 介 :秦宏 伟 ,女 ,1 5 年 生 ,教授 , 山东大 学物 理与 微 电子学 院 ,晶体 材料 国 家重 点实验 室 , 山东 济 南 2 00 ,电话 : 95 5 10   0 3 -5 7 3 -5 5 - alh qn d . u n 5  8 6 0 58 0 ,E m i w i@sue .   1 : d c
  • 2. 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期  秦 宏伟 等 :F . uN . i 快 淬薄 带 中的 巨磁 阻抗 效应  eC . bS. B ・7 ・ 2 1  磁 场为 7 6   / 下 的磁 阻抗 最大 变化率 [ ( - ()   12 m A (   Z0) Z / z 0】 随 C ()  u含量 的变化 关 系 。淬态 薄 带 x 1 =.0的磁  阻抗 效应 较低 ,只 有一 46 %。随 C f .5 u含 量 在薄 带 中  的增 加 ,可 观察 到 淬态 薄带 的磁 阻抗 效应 有 一增 强 ,   在 x 25 时 [ ( 一 ()  0 】。 - 59 , = 时  =. (   Z0) )  啊 .%   3 Z /   =3 [ ( — () Z0】。 一 63 。 如 此 大 的 磁 阻 抗 效 应   (   l 0) ()   2 .% Z Z /   = 般 出现 在 退火 的 F . uNbS. eC . . iB纳 米 晶薄 带 。淬态  一 薄 带 F 75 uNb SI5 9( = ) 的 x 射 线 衍射 谱 示  e1C 3 3i _ . 3B   3 于图 3。从 图中可 以明显 观 察到 . e( i 晶化 峰 。 F S)   Cu Co tn , /t   ne tx a% 根据 S h r r c er 公式 计 算 出晶 粒大 小 约为 l m。这 与  e 3a FNE T 退 火 晶化 的薄 带试 样 的 .e( i I ME F S )晶粒 大  图 2 淬 态 薄 带 F 75 C  ̄ b S 5 9 在 磁 场 为 7 6 A/ 下 的  e4. uN 3 i B 的    12 m 小f l m) 当[。 现在 F . uNbS. 约 0n 相 8 发 1 eC . .iB薄 带材 料  磁 阻 抗 最 大 变化 率 【 ( — () Z 0 】 随 c (   Z0 ) ( ) Z /   u含 量 的 变  中适 当增 加 Cu的含 量 ,可 以使 淬态 薄 带纳 米 化 ,而  化 关 系  且可 得 到较 高 的 巨磁 阻抗 效应 。这意 味 可 以采用 直 接  Fi 2 Th     o e   e n nc       xi u   a eoi   g.  eCu c ntntd pe de eoft ma m m m gn t m・ he 甩 带 的 方 法 得 到 软 磁 纳 米 材 料 , 这 是 一 种 制 备  p d n e【Z 卜Z 0 ) ( ) frF 75   Nb S 15 9 e a c (( ( ) Z 0 】 o  e4 C /     3 i B   3 F . uNbS. 纳 米 材 料 的 新 方 法 。 可 认 为 C 在  eC . .iB u a   a trb nsun rH=7l   m . sc s i bo   de    62A/     F . uNb S. 淬 态 薄 带 中 , 有 利 于 . e ( i 的 成  eC . .i B F S) 核 ,这 与 Cu在 F . uNb S. 退火 晶化 试 样 中 的作  eC . .i B 用 是类似 的。   0  2 /。 8()  图 3 淬 态 薄带 F 75 uNbS B   3   e1C 3 3i 9(= )的 x 射 线衍 射 谱     5 Fi 3 X ・a   i r c i   at r   rF 7 Cu N b Si35 9 ( 3) g.  r y d f a ton p te n f   e 1 o 5 3 3 l B  .   a   a trb n sc s i bo   j| MHz  一   图 l 淬 态薄 带 F 75 uNbS l5 9 磁 阻抗 GMI )   e1C 3 3 i  的    B 3 ( ,磁 电阻  Z §  一   G () MI ,磁 电抗 GMI ) 频 率 的 变化 关系 ( 加 直 流  R 磁 场 H= 6 7l2A/ m  ( 随 X 外 一   差   差   一   Fi 1 Fr q nc   e en e eo   a n oi p da c ,m a neo e  g.  e ue y d p d nc   fm g et m e n e g tr ・ S  一   ssa e a d m a neO e t nc   fF T Cu N b Si35   itnc   n   g tr aca e o  e l 5 3 3 l B9 a at ib n 爿。7 2A/   sc s  b o s _     m) r f l6 ^ X  图 4 淬 态 薄 带 F 7 5C   3 i B 的磁 导 率 在 横 向磁 场  e4. uNbS 5 9 .  图 4显示 的是淬 态薄 带 F 75C x 3 i . 9 e4. uNbSI5 的磁  .  3B H= l 2 / 下 的变 化 率 与 薄 带 中 C 76 Am u含 量 的 变化 关  导率在 横 向磁 场  7 6   / 下 的变化 率 与薄带 中 C   l2A m u 系( 中 :( ( 其  ,  () () ( ( — ( )   () 0) 0,     r ) 0    0/ 含量 的变化 关 系 ,其 中(   一 -) 0 ,( ( —  (  ()  ()    I 0/   分 别 表示 磁 导 率 的 实 部和 虚 部 的 变 化 率)   ()  , ) 0) ( 分别 表 示磁导 率 的实部 和虚 部 的变化 率 。很  / 0 Fi 4 Th     o e   e e e eofc a er to oft  e la   g.  eCu c ntntd p nd nc    h ng  ai    r a  nd he 明显 高 Cu含量  ≥2试样 的磁 导率 的变化 率 要远 大于  ) i a n r   e m e bii f rFe 45 Cu N b Si35   sc s  m gia y p r a lt o   7 ’ x 3 l B9a   a t y  . J   低 Cu含 量 ≤1 ) 样 的相应 数值 。这 与观 察到在 巨  .试 5 rb n u e   =7l 2A/ ibo   nd rH 6   m  磁 阻抗效 应随 薄带 中 C 含量 的增加 存在 一个 增强效  u 应 是一致 的 。 巨磁 阻抗效 应 是磁场 通 过影 响材 料 的横  的阻抗 。磁 导 率变化 的大 小与磁 阻 抗效应 紧 密相关 。   向磁化 率而 改变 了材料 的趋 附深度 ,进而 改变 了材料  当然 除横 向磁 导率 以外 ,材料 的 电阻率 、 各 向异性 、 磁  
  • 3. 维普资讯 http://www.cqvip.com ・7   22・ 稀 有 金属 材 料与 工程  第 3 卷  5 涡流等 也 影响材料 的磁 阻抗 数值 。而 材料 磁导 率 的变  化 与材料 的 软磁特 性 相 关 。实 验 结果表 明高含 量 C   u 参 考 文献  R frn e  eee cs 有效增 加 了aF S )的成 核 ,提高 了材料 的 软磁性 。 -e( i   [】 hi , w s i aK Y s ia   a .E ET a s g [ , 1 Mo r K Ka ah m   , o hd Y e 1I E r n Ma n J   t ] 但 由于纳米 材料 具有较 大 的脆 性 ,难 以将 试样卷 成环  1 9 , 8() 3 5   92 2 5: 10 状试样 而不 能直接 测 出淬态 薄带 F 7 C x 3 i . 9 e4 uNb  l5     S 3B [】 e c     , e o t    , e c     t 1A p P y   e [ , 2 B a hR S B r wi A E B a hR Se a. p l h s t J   k z   L t] 磁导率 的绝对 值 。   1 9 , 4(6 : 6 2 94 6 2 )3 5  [】P nn     ’ h i B s i   e a . p l h s l 9 4 3 a iaL V Mo r K, u hd K t 1 JA p   y [ ,1 9 ,   a   P J   4 结 论  7 (0 :   8 61)6 9  1 1 1在 F . uN .i eC - bS.B材料 中适 当增 加 Cu的含量 ,   [】  , h n   , n H e a . h sD A p   h sJ 2 0 , 3 4 HuJ Z a g L Qi   t 1JP y     p l y [ , 0 0 3       e ] 可 以使 淬态 薄带纳 米化 。高含 量 Cu有 效增 加 了aF   -e () L4   5: 5 (i S )的成核 。   【1Kn b lM,S h e m k rJ in c e      ta . t   c 5  o e   c o n a e  ,Sn e k r J P e  1 Mae S i r   2 随 薄 带 中 C 含 量 的 增 加 , 在 淬 态 薄 带  ) u E g J 19 , 2 - 2 : 4   n [ , 9 7 A2 6 2 8 5 6 ] F7 C x 3i_ e   uNbSl5 4 3B9中可观 察 到 巨磁 阻抗 效应 的增 强  [】Q n H n w i 宏 伟 ) 6 i  o g e( 秦 ,Ha  a( 涛)e a.R r  tl n T o韩 t 1 ae Mea    现象 。  Maeil ad E gn ei ( 有 金 属 材 料 与 工 程 ) 】 0 5 t as n   n ier g 稀 r   n [,2 0, J   3)在 淬态 薄带 F 7 C x bS l5 9 e   uN 3 i _ 中,高 C 4 3B u含  3 (2 :1 7   4 1) 8 5 量 i2 > )试 样 的磁导 率 的变 化率 要远 大于低 Cu含量  [】L  u d n ( 国栋 ) R r  tl t il a d E gn e ig 7 i oo g李 G . ae Me   e as n   n ier   a Ma r   n ≤ 1 )试样 的相应 数值 。磁 导率 变化 的大 小 与磁 阻  . 5 ( 有 金 属 材料 与 工程 ) 】2 0 , 11:  稀 [ , 0 2 3 () 1 J 抗效 应相关 。高含 量 Cu有利 于 b caF S)的结 晶  c  -e( i [】 o hz wa O u   , a u h  JA p e y [ , 9 8 6   8 Y si a   g maS Y ma c iK. p l h sJ 1 8 , 4 ] 析 出,提高 了材料 的软磁 性 。   (O : 0 4 1)6 4  Gi n   a n t i pe a c   f c  n Fe Cu Nb S - a - s   b ns a tM g e o m d n e Ef e ti   - - - iB  s Ca tRi bo   Qi  n we ,  i n 1     Zh n   io g nHo g i HuJf   a  LiBo , a gRuh n   ( . h n o gU ies y J a  5   0 C i ) 1 S a d n   nv ri , i n2 0   , hn   t n 10 a (. et lrnadSel eerhIs tt B rn  0 0 1C ia  2 C nr   o n t   sac  tue e ig10 8, hn) aI eR ni , Ab ta t s r c :Na - r t li ai n i  - no c ysalz to  n Fe Cu- b- iB  sc s i bo   a     bti edby i c e i g Cu a d ton. ih i r a i g Cu c n e , N S — a - a trb nsc n be o a n    n r asn     d ii W t nc e sn     o t nt   h  g a t t e i n  ma e o m p da c  e e t n gn t i e n e f c i  Fe Cu Nb— - - - SiB a - a t i bo  i e ha c d. The ha ge ai  o   t e l nd m a na y s c s rb ns s n n e  c n  r tos f boh r a a  i gi r   p r e bii f rt eFe 45x Nb3 t 5 9 sc s r b n  r lre  i  ihC  o tn  e m a lt o     7 - y  h . Cux Si3 B   -at i o s e ag r t hg   u c ne t . a  b a  wh ≥2 ta   o e i   we C  o tn  ≤ 1 ) ) h nt s  t l r uc ne t h w ho   .. 5  T e c a g   f e e b l     o n c e   t h   i n   g e o mp d n e e e t Th   i h Cu e e n si h   sc s  b o   e e t ey h   h n eo   r a i t i c n e t d wi t e g a t pm i s y h ma n t i e a c   f c . e h g     l me t  t e a   a tr b n n i f c i l  v e h n e   en ce to   ft es f a- e ( i e   h s , mp o ig s f ma n tcp o e t s n a c st   u la i n o     o t F h h   S )b ep a e i r v n   o   g e i  r p ri . t e  K e   o ds yw r :Fe Cu- - Nb- - alo ;a - a trbb ;gint a e o mpe n ee e t SiB  l y s c s i on a   gn t i m da c  f c   B o rp y Q n Ho g e,P oe sr c o l fP y i   n   co l t n s tt Ke   a o a r  o  rs l t i s h n o g iga h : i  n w i r fso,S h o    h s sa d Mir e cr i ,Sa   y L b rty f rC t   e a ,S a d n   o c e o c e o y a Ma r l U iesy J a 5 10 PR C iaT l0 8-3 -5 73 -5 5 Ema :wqn d . uc  nv r t i n 0 0 , . . hn , e: 0 65  8 6 0 580 , - i h i@sue . i, n 2 1 l d n