Co基金属纤维不对称巨磁阻抗效应.pdf

物理 学 报 ActaPhys．Sin．Vo1．64，No．16(2015) 167501 Co基金属纤维不对称巨磁阻抗效应冰 张树玲 )2)十 陈炜晔3) 张勇4) 1)(宁夏大学机械工程学院，银川 750021) 2)(太原科技大学材料科学与工程学院，太原 030024) 3)(北方民族大学材料科学与工程学院，银川 750021) 4)(北京科技大学，新金属材料国家重点实验，北京 100083) (2015年3月 1日收到；2015年4月 16日收到修改稿) 以直径32 “m的熔体抽拉C0基非 晶金属纤维为研究对象，分析了该纤维不 同激励条件下的巨磁阻抗 fgiantmagnetoimpedance，GMI1效应．实验结果表 明：这类纤维的GMI效应具有不对称性特点，即AGMI fasymmetricGMI)效应．同时，发现AGMI效应随激励条件不同而变化，随交流频率或者激励幅值升高而逐 渐增强：当存在一定偏置 电压时，AGMI效应大幅增强．通过研究纤维的磁化过程，分析了Co基金属纤维的 AGMI效应．由于Co基熔体抽拉纤维具有螺旋各 向异性以及磁滞的存在使得GMI效应具有不对称性，频率 升高或者激励 电流幅值增加有利于壳层畴环向磁化，AGMI增强．当在纤维两端施加偏置 电压时，偏置电流诱 发环向磁场增强了环向磁化，AGMI效应提高；偏置 电压较低时磁场响应灵敏度提高，同时磁化翻转向高场移 动，阻抗线性变化对应的直流磁场区间增大．这一方面拓宽了GMI传感器工作区间及灵敏度，另一方面不利 于获得更大的磁场响应灵敏度．10MHz(5mA)激励时，施加 1V强度的偏置电压后，对应的磁场灵敏度从 616V／T提高至5687V／T；偏置电压为2v时，灵敏度降低到4525V／T．因此，可以通过适当提高环向磁场 的方法获得大的磁场响应灵敏度及阻抗变化线性区域． 关键词：磁化过程，巨磁阻抗效应，Co基纤维 PACS：75．60．Jk，75．50．Cc，75．30．Gw DOI：i0．7498／aps．64．167501 度 的GMI传感器，人们尝试了多种提高GMI性能 1 引 言 的方法，如Fang等 []利用焦耳电流退火有效地提 高了FeCo基薄带的GMI效应和磁场响应灵敏度： 1992年，日本的Mohri等 【j首先报道 了Co基 Zhang等 [0]通过快速热处理提高了Fe基薄带的 金属纤维的阻抗随外加磁场而敏感变化的现象，并 GMI效应：王文静等 [10]通过在材料制备过程中施 定义为巨磁阻抗 (giantmagnetoimpedance，GMI) 加稳恒磁场有效提高了Fe基薄膜材料的GMI效 效应．随着这一现象的报道，各种基于GMI效应 应．对于金属纤维材料来说，获得不对称 AGMI 的传感器开发迅速发展起来，并在现代信息、控制 (asymmetricGMI)效应成为提高线性度和灵敏度 系统、导航系统中具有巨大的应用潜能 [2-6]．GMI 的有效手段 [11]，利用AGMI效应的不对称性可 以 传感器主要是利用GMI效应 曲线的线性区实现非 实现GMI传感器在零磁场附近 的高线性度和灵敏 接触测量．然而，GMI效应是非线性的，而且关 度．研究表明，Fe基和Co基非晶态纤维具有特殊 于零磁场近乎对称 这使得零磁场附近 的灵敏 的 “芯一壳”型磁畴结构，磁化过程具有明显的巴克 度较低、弱磁检测能力也有限。为了获得高灵敏 豪森效应 [12--15】，因此，这类纤维的磁化翻转过程 山西省自然科