Chế tạo màng đa lớp kim loại có hiệu ứng từ điện trở khổng lồ bằng phương pháp điện hóa

Chủ nhiệm đề tài Phạm Trung Sản
Đơn vị thực hiện Viện Nghiên cứu và Ứng dụng công nghệ Nha Trang
Thời gian thực hiện 2006 - 2007
Tổng kinh phí 300 triệu đồng
Nội dung đề tài

Mục tiêu

  • Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo và nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến hiệu ứng từ điện trở khổng lồ (GMR) của màng.

Nội dung nghiên cứu

  • Chế tạo màng đa lớp Ni-Co-Cu/Cu bằng phương pháp mạ điện trực tiếp trên  n-Si(100) bằng kỹ thuật mạ xung dòng từ dung dịch muối Ni ở dạng sunphamát.
  • Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố như thành phần dung dịch, pH, thông số xung, độ dày đơn lớp đến hiệu ứng GMR của hệ màng.
  • Xây dựng quy trình mạ cho hiệu ứng GMR thu được cao nhất trên cơ sở tối ưu hoá thông số và độ lặp lại cho phép.
  • Xác định thành phần, cấu trúc và hình thái bề mặt và sự liên quan của các yếu tố trên đến hiệu ứng (GMR) của hệ màng.
  • Chế tạo thử nghiệm thiết bị mạ xung, phần mềm điều khiển đáp ứng các thông số xác định từ nội dung nghiên cứu trên.
Kết quả đạt được
  • Lần đầu tiên tại Việt Nam đã chế tạo thành công vật liệu từ điện trở dạng hệ màng mỏng đa lớp kim loại trực tiếp trên đế Si bằng kỹ thuật xung dòng và  khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu ứng từ điện trở (MR) như biên độ xung, độ dày đơn lớp, số đa lớp, thành phần dung dịch..vv. Đã xây dựng quy trình chế tạo màng từ điện trở đa lớp hệ Ni-Co-Cu/Cu trực tiếp trên đế Si bằng phương pháp xung dòng từ một dung dịch duy nhất chứa Ni2+ ở dạng muối sulphamate và có mặt các ion Co2+, Cu2+ trong điều kiện nhiệt độ thường.

Ở điều kiện kết tủa với các thông số xung, nồng độ, pH nhất định hiệu ứng MR thu được đạt gần 7% trong vùng từ trường ± 3KOe, độ nhạy khá cao (khoảng 4,2% ) trong vùng từ trường ± 100 Oe.  Kết quả hiệu ứng MR đạt được gần với kết quả đã được công bố cho đến nay trên thế giới ( 9%).

  • Khác với mạ thường, trong điều kiện mạ lớp mỏng kích thước nano hay còn gọi là mạ nano (nanoplating) ở điều kiện xung dòng khi lớp khuyếch tán Nernst có chiều dày xấp xỉ độ ghồ ghề bề mặt (δ ≈ 10-8m), có thể không cần chất hoạt động bề mặt, vai trò của các phụ gia thường được sử dụng trong mạ thường (các chất làm bóng, san bằng bề mặt) như sacharin, 1,4 – butyldiol, thiurê.., không cải thiện rõ chất lượng MR của đa lớp, ngược lại đôi khi làm xuất hiện hiệu ứng từ điện trở xuyên hầm (TMR).
  • Bước đầu đã lý giải được cơ chế phóng điện đồng thời của các ion Cu2+, Ni2+, Co2+ với các đặc thù:

Phóng điện của Cu2+ qua 2 giai đoạn theo cơ chế Bockris.
Phóng điện có hấp phụ cạnh tranh của Ni2+, Co2+
Các cơ chế nói trên được mô phỏng bằng các sơ đồ mạch điện tương đương có định lượng trên cơ sở phần mềm Thales.

  • Với ưu điểm độ nhạy cao ở vùng từ trường thấp (0,5 KOe), công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, hệ màng từ điện trở đa lớp kim loại chế tạo bằng phương pháp điện hoá rất có triển vọng ứng dụng trong chế tạo sensor từ làm cảm biến nhậy ở từ trường thấp.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".