文摘

非晶的磁畴模式双层FeSiB / FeNbSiB和FeNbCuSiB / CoSiB丝带使用磁光克尔显微镜观察和分析(MOKM)和磁力显微镜(MFM)。显微技术对样品表面高度敏感;克尔显微镜分别可视化领域的可能性在两层是通过聚焦横截面上的激光点丝带。宽曲面域以及好指纹域检测表面的丝带由于存在局部压力来自制备过程。对高横向分辨率MFM及其平面外的磁化敏感性,垂直地磁化交叉条纹域模式可以选择。卷上的丝带half-round-end样品持有人通常用于诱导和控制这些合金的磁各向异性。磁畴结构的变化在outer-coiled表面及其依赖磁致伸缩系数的符号进行了较为详细的试验研究。最后,MFM在外部磁场平面图像显示40±kA / m。

1。介绍

无定形和/或纳米晶体合金深受全球许多研究团队检查由于其优异的软磁性能(1,2]。他们生产的多种形式和几何图形(带,电线,和薄膜)通过各种技术(1,3,4]。除了其他制备方法适用于生产的软磁性材料平面流铸(PFC)被称为最可利用的5]。

最近,PFC技术的创新与集成的双头喷嘴允许制备双层(提单)和/或多层(ML)功能材料。它们主要用于传感器应用程序,像偏转传感器6)和位移传感器(7),也是铁磁形状记忆合金(8)或与增强磁致热的合金(9)和GMI效应(10]。单片提单系统的初始生产开始早在1990年代,两个成分FeNiB / CoFeCrSiB放在一起的11]。前途一步的发展,这种结构导致的非齐次性质提到层主要是由于这样的事实,成分都是分开在两个坩埚旋转轮上的注入。顺向努力导致的生产提单丝带与分离室包括一个坩埚生产双层丝带、两个融化在哪里几乎在同一时间。从那时起,准备过程已经显著提高(6)导致更好的层和界面的同质性(12]。特定应用程序的这些材料都是散装的磁各向异性的起源密切相关和丝带制备过程中表面上13]。然而,这些软磁性材料的磁各向异性的变化反映磁畴的模式。

如今,磁力显微镜(MFM)是先进完善surface-sensitive磁畴观测技术在各种磁性材料(例如,记录媒体(14),粒子(15),纳米复合材料(16,17)、非晶和/或纳米晶体合金(18- - - - - -20.),和薄膜21])。被认为是容易可用微磁方法有足够的分辨率;另一方面,定量知识MFM图像仍有争议,仍然非常具有挑战性。软磁性材料研究了MFM非常敏感的摄动影响小费(薄的铁磁薄膜)或样本流浪字段和测量过程中相互变化。结果域结构有时很难理解。无论如何,有一个光学技术基于磁光克尔效应(驴)适合检测这些合金的表面磁性。表面磁各向异性和深度敏感性往往是通过测量调查黑人磁滞回路(22,23]。近地表地区的磁域使用磁光克尔显微镜观察(MOKM)基于光极化及其变化从样品表面反射后(24]。决议通过MOKM相比MFM的分辨率低,严格限制是一个光学元件(目标)。尽管如此MOKM提供快速测量直接与足够的对比度敏感样品磁化磁图像,因此可以作为一个合适的工具解释MFM的回应。这两种技术的结合已成功,例如,在公司和钕铁硼晶体25),力传感器是集成到目标光学偏光显微镜的左轮手枪,在Fe-Ga散装合金(26),或在一个铁晶体(27]。

论文的目的是观察和分析复杂的磁域在双层FeSiB / FeNbSiB和FeNbCuSiB / CoSiB无定形的丝带。我们受益于高分辨率MFM设置与MOKM灵活性和直接的诠释域图像。MOKM技术用于检测的感生磁各向异性变化在half-round-end样本上的丝带固定夹。获得磁对比的可能性在两个双层样品的横截面。MFM域模式没有与外部磁场的存在也深入调查。

2。材料和方法

铸的,36岁μ米厚,8毫米宽,无定形双层铁_77.5如果_7.5B₁₅/铁_74.5注₃如果_13.5B₉(BL-FF)和铁_73.5注₃铜₁如果_13.5B₉/公司_72.5如果_12.5B₁₅(BL-FC)丝带由PFC技术使用坩埚分为两室(6]。在制备过程中FeSiB和FeNbCuSiB层样品的接触周围的气氛(空气),而相反FeNbSiB和CoSiB层接触旋转轮(轮)。x射线衍射(XRD)证实的丝带是完全非晶(13]。丝带的基本结构和磁性参数总结在表1。

磁域被两个surface-sensitive技术研究。磁光克尔显微镜(MOKM)由特殊设计的偏光显微镜直接观察的磁域;见示意图描述图1。氙灯的白光通过光学系统的元素组成的光圈,偏振镜,样品表面的极化目标和事件。反射光穿过分析器几乎交叉偏振器。这样的安排是必要的为最优域通过减去两张图片对比。首先我们运用磁场必要的样本和表面图像存储作为参考。然后磁场的价值正逐渐下降,我们观察到实际的图像之间的差异,应用磁场 和参考。在大多数情况下,MOKM域在遗迹调查状态,也就是说,关掉磁场后(H= 0)。对个人磁化组件可以使用光圈调整。打开和关闭的隔膜使照明conoscopic图像的不同区域,“马耳他十字,”发生在显微镜焦平面。见图1MOKM实验的筛选到事件conoscopic图像的边缘部分和以这种方式对磁化组件躺在带平面(纵向、纵向与横向灵敏度)。然而,众所周知,平面外(极性)磁化组件也存在由于斜入射角度的光线。次要情节(I)和(II)显示提单丝带的方向而测量入射光。磁模式形象化的截面提单丝带,特殊样品持有人是捏造的12]。垂直位置的样本是由塑料夹装在确保丙烯酸情况。提单丝带的横截面的表面处理用细晶粒大小和另外抛光砂轮使用Vibromet机1小时。

MOKM磁畴调查辅以原子/磁力显微镜(AFM / MFM)测量和/或没有外磁场。AFM / MFM实验在室温下进行了空气与扫描探针显微镜(SPM)平台(NT-MDT Ntegra的,俄罗斯)使用钴铬涂层悬臂(见下表2)在semicontact (tapping-lift)模式。技巧被磁化垂直样品表面和MFM感官的垂直分量的导数力样本和小费。技巧是16的矫顽力kA / m。首先,获取标本的地形,然后磁对比是通过解除上述调查250海里的距离。所有图片收集残余状态和/或外部磁场的函数。

利用AFM / MFM设置从纵向磁场发生器(电磁线圈)能够创建磁场沿样品表面80 kA / m(见图2)。抑制金属零件的影响探针的位置而在磁场,测量头和可交换的山是由非磁性材料。

3所示。结果与讨论

3.1。磁光克尔显微镜

BL-FF和BL-FC样品测量的面域MOKM图3。因为它是典型的非晶态丝带我们可以区分两种类型的域模式。每个的起源密切相关制备过程导致的引入局部应力。Fingerprint-like领域观察到空气的样本都理解为表面闭合域基于压张力。他们的出现表明平面外磁化组件和当地的磁各向异性的存在垂直于丝带表面深大部分。在近地表地区(几十海里)的克尔显微镜主要敏感平面磁化组件。弱的出平面组件可以很容易地验证在正常光线入射配置,当莫对比实际上减少了。相反宽域产生的拉伸应力和弯曲平面易磁化轴。由于高粗糙度在方向盘上的样品(见表1),磁域重叠的违规行为和结构缺陷来自准备,更复杂的可视化磁模式。没有指纹域;只有微弱的宽域带内的磁化方向平面痕迹。

通常我们可以说每个带的地方都有自己独特的磁畴结构反映一方面强调来自制备过程,另一方面postpreparation治疗。丝带和他们双方之间的差异从图可见3。由于制备过程调查BL-FF BL-FC丝带展览低卷取与空气或轮边。开卷的平面试样夹用于磁畴观测和磁致伸缩系数的符号对应的带层(见表1)负责随机波动的易磁化轴上表面。由于提到的因素(i)宽条纹域方向接近带轴两侧BL-FF丝带,在车轮的一面BL-FC样本,而垂直于它,和(2)fingerprint-like域对应的平面应力BL-FF空气表面可见部分BL-FC空气表面上,几乎无处不在。

图4显示控制感生磁各向异性的可能性由于绕线的丝带half-round-end样品架的直径13毫米。测量在外层BL-FC tensile-stressed一侧的样本,而内心的一面暴露在平面压应力。驴surface-sensitive磁滞回路与磁场应用沿带轴(图4(一))以及域模式(图的变化4 (b))相应的样品相比显然证实简单的起源和硬磁化轴空气和轮一侧由于绕线。不同的磁行为观察到双方连接,然而,不恒等的大小和磁致伸缩系数(见表的迹象1)。同样的,积极的迹象在两层BL-FF丝带诱发的易磁化轴带轴在表面。

磁行为观察到带接口使用MOKM如图5。域壁的运动BL-FF样本呈现在图5(一),而磁域在遗迹BL-FC丝带如图的状态5(b),纵向配置中得到的模式,在光入射面与磁场沿层之间的接口应用。正如在前面已经讨论的论文(13,28磁域的行为主要是由个别层的磁致伸缩的影响。两层BL-FF样本有积极的磁致伸缩系数和域传播的分别。域移动作为整个块从表面向接口(反之亦然)与墙壁平行带接口。BL-FC样本由层与磁致伸缩相反的迹象和展品更高盘绕的倾向。典型域模式类似于“棋盘”交替黑白(灰色)字段被检测到。域由墙是垂直于界面层内和触摸界面层避免域传播之间的边界在第二层。运动领域的接口是观察与BL-FF样本。

3.2。磁力显微镜

由于高粗糙度的带轮(见表1)只有空气的BL-FF (FeSiB侧)和BL-FC (FeNbCuSiB)样本已通过AFM / MFM调查。

数据6和7显示实验没有外部磁场的存在,(a)对应于AFM地形和(b)对应于磁图像(相移,MFM)。BL-FF结构(图6)由交叉条纹域。磁化方向在明亮和/或阴暗的区域非常类似于指纹的衡量MOKM,表明当地垂直各向异性。灵敏度MFM的平面外磁化组件已经被许多作者发表分析磁性材料的性质(17,21,26,27]。

不过,也有地方,交叉条纹域完全消失。这些地区可以发现表面上的丝带。这种情况的一个例子是描绘在BL-FC示例(图7)。我们希望在这些地方宽曲面域MOKM观察到的存在,但他们没有检测到MFM可能由于大尺寸(见MOKM实验)和低敏感性MFM的局部均匀磁场和平面磁化组件。提到的情况下非晶表面的丝带都是计划性地勾勒出图8(一个)。不过,图中给出的情况7不是很清楚。尽管MFM图像与地形密切相关,不太可能观察到的波动只是地形文物,如上第二通过MFM提升高度高(250海里)的表面结构和地形的影响应该抑制。

图8 (b)计划性地解释观察到的低对比度MFM横条纹域。人们普遍知道,最小化系统的磁弹性各向异性能,关闭域形成小范围接近水面。因此,出平面域通过不断到平面域近地表地区和整个模式看起来像一个马蹄。横条纹结构马蹄非常广泛和提示影响区域只反映了顶峰。因此可以看到表面闭合域有更大的平面和较弱的平面外磁化组件。MFM相差那么弱得多是由于低提示和表面之间的相互作用。这些结果是在良好的协议与MOKM指纹检测领域。

在图6BL-FF丝带没有外部磁场的存在了。同一个地方被用于分析MFM域应用平面外部磁场 。结果如图9。的方向箭头所示。底部图分为两个部分每个对应于应用领域的正面和负面的价值在同一测量,分别,上下排图片参考域结构获得了积极和消极的价值观= 4、8、16和40 kA / m。因为样品和小费都暴露在平面外磁场,其平面外磁化成分变得较弱的增加平面的。这提示和示例之间的磁相互作用影响和条纹没有应用域模式不同于观察 。可以看到缓慢扩大的条纹增加 。16岁kA / m的示例部分饱和和磁畴结构完全消失在达到40 kA / m。外部磁场就关掉(残余状态)及其振幅进一步增加,相反的极性。然而,样品的剩余磁化强度从上一步负责域模式相比,积极的变化磁场极性。因此,条纹域安排可视化即使在40 kA / m显示几乎对称曲折的域模式。

4所示。结论

结合磁光克尔显微镜(MOKM)和磁力显微镜(MFM)被成功用于观测磁域模式在表面和截面的双层FeSiB / FeNbSiB和FeNbCuSiB / CoSiB丝带。以下类型的域名已发现和讨论。

指纹域。表面闭合域表示的平面外磁各向异性的丝带,来自当地平面压缩应力起源在丝带准备。MOKM显示高表面磁对比带来强烈的平面磁化分量和疲软的平面外磁化分量;MFM展品低磁对比由于敏感性弱出平面磁化组件。40 MFM反应完全消失在外部磁场kA / m由于带饱和。

宽曲面域。平面磁域来自当地的拉伸应力,其方向反映随机取向的当地平面表面易磁化轴。MOKM检测在外层tensile-stressed端宽曲面域平面磁化组件由于敏感;几乎没有观察到相应的MFM响应。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢博士d Janičkovič(物理研究所,SAS布拉迪斯拉发,SK)样品生产。这项工作是支持的IT4Innovations卓越科学(Reg。不。LQ1602),项目SP 2017/42和SP 2018/43和高等教育机构的科研人员在俄罗斯联邦的国家任务。2014/236。