Xây dựng hệ đo và nghiên cứu từ tính của các màng mỏng bằng từ kế hiệu ứng hall dị thường đề tài NCKH QT 05 10 pdf

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI
HỌC
KHOA HỌC
TỤ• NHIÊN
•
•
•
»ỉ* »Jĩ
»*» rị»
•!« *1#
»Ị*
•Ị» ‘ U r*1*
ịĩ *!<
#1» »p
rị« rị»

TÊN ĐỂ TÀI
XÂY DựN G HỆ ĐO VÀ NGHIÊN c ứ u TỪ TÍNH CỦA CÁC
MÀNG MỎNG BẰNG TÙ KÊ HIỆU ỨNU IIALL DỊ T llư Ờ N G

MÃ SỐ: Q T - 05-10

CHỦ T R Ì ĐỂ TÀI (HOẶC D ự ÁN): TS. PHẠM HồNG QUANG
CÁC CÁN liô THAM GIA: (Ghi rõ học hàm, học vị)

PGS.TS N guyễn Huy Sinh
H ọc viên cao học. N guyễn Anh Tuân
Học viên cao học: Trần Q uang Hưng
H ọc viên cao học: N guyễn Thị Vân Anh
Đ A I HOC QUỐC GIA HÀ N o

TRUNG TẨM THÒNG TIN THƯ VIỆN

DT / ã ĩ
IIẢ N Ộ I - 2 0 0 5


1. Báo cáo tóm tát (từ 1-3 trang) bàng tiếng Việt.
a. Tên đề tài (hoặc dự án), m ã số.
„ .„
,
Xây dựng hệ đo và nghiên cứu từ tính của các m àng m ỏng bằng từ kẻ hiện ứng
H all dì th ường -m ã s ố Q T05-10
b. Chủ n ì đề tài (hoặc dự án): TS. Phạm Hổng Q uang
c. Các cán bộ tham gia:
PGS.TS N guyễn Hụy Sinh
Học viên cao học: N guyễn Anh Tuấn
Học viên cao học: Trần Q uang Hưng
Học viên cao học: N guyễn Thị Vân Anh
d. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu.
❖ Tìm hiểu về hiệu ứng Hall dị thường và các cơ chế liên quan
♦> Xây dựng hệ đo hiệu ứng Hall dị thường
*1* Thực hiện một sô phép đo đổ chuẩn hệ do
❖ Xây dựng thành bài giảng thực tập cho sinh viên chuyên ngành
e. Các kết quả đạl dược.

Trong vật liệu từ, điện trở Hall ngoài phần đóng góp của điện trở Hall thòng
thường (OHE) tỉ lệ với từ trường ngoài, còn do đóng góp của diện trở Hall dị thường
(AHE) tỉ lệ với từ độ của m ẫu theo công thức sau:
(1 ).

p „ = R nH + R s M

Với R() là hệ số H all thường, Rs là hệ số Hall dị thường, H là từ trường ngoài, M là từ
đọ của mẫu. Ngày nay, người ta cho rằng hiệu ứng Hall dị thường được gây nên bởi
hai cơ chế: cơ chế tán xạ lệch góc (skew scatering) tại các lâm tán xạ và cơ chế nháy vị
trí (side jum p) của các hạt tải.
Từ kế hiệu ứng H all từ làu đã được biết đến là m ột thiết bị hiệu quả để đo
đưừng cong từ trễ của các m àng m ỏng từ. Tín hiệu th ế lối ra (T hế H all dị Ihường) tỉ lệ
°
..
..
.
,
, .
.
. .
'■«. ' J y {M í ..
,
.
.
nghịch với chiểu dày của m ẫu theo công thức:
*
với t là độ dày của
mẫu. Ngoài ra lừ k ế hiệu ứng H all là thiết bị có khả năng phân tách từ lính của các
màng m ỏng hai lớp (từ cứng-từ mềm). Công việc này không thể thực hiện được bởi các
lừ kế khác vì giá trị íừ độ chúng đo được là tổ n g c ộ n g sự đ ó n g g ó p c ủ a hai lớp.
Hệ đo được xây dựng tại bộ môn Vật lý N hiệt độ lliấp có thể làm việc tụi vùng nhiệl
độ từ Nhiệt độ phòng (300 K) xuống đến nhiệt độ N itơ lỏng (77 K). Các mũi dò ả m
buồng mẫu dirực bố trí theo cấu hình van-tlc-Pauw, kích Ihưức màu là 8 mill X 8 min.
M ầu được đặt trong buồng chân không, sau đó cả buồng chân không dưực

nhúng vào nitơ lỏng. N hiệt độ của buồng mẫu có thể dược điều chỉnh nhờ lò dốt. Hệ
đo được thiết k ế thêm m ột hệ thống trao đổi khí dể làm môi trường trao dổi nhiệt cho

3


mẫu, khí được dùng cho hệ đo là khí trơ Ar hoặc khí Heli có độ sạch cao. I oàn bộ hệ
được đặt trong một lừ trường của một nam châm điện, lừ trường có độ lớn cực đại 1
Tesla. Cần mau được thiết kế có thể quay quanh trục thẳng đứng, như vậy gỏc giữa
mặt phảng mẫu và từ trường có thể thay đổi. Các đại lượng: từ trường, nhiệt độ cua
buồng mẫu, điện trở Hall được ghép nối với máy tính qua máy đo vụn năng Keithley.
Thông qua phần mồm xử lý sô liệu ta có thể lính đưực diện Irở Ilall dị thường của màu
từ tính cần đo.
Chúng tôi đã tiến hành chuẩn hệ đo bằng các phép đo trên màng mỏng từ giảo
TefecoHan ở nhiệt độ phòng và ở nhiệt độ Lhấp. Các kết quả cho thấy rằng hệ đo có
thể do được các mẫu ở các nhiệt độ khác nhau và cho kết quả phù hợp với các kết quả
đã công bố.
Hệ đo đã được xây dựng thành bài thực tập chuyên đề.

f. Tình hình kinh phí của đề tài (hoặc dự án).
STT

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Nội dung
Thanh toán tiên điện nước
Tô chức Seminar
Thuê khoán chuyên môn (đo đạc mâu và xử lý sô liệu)
Mua sách, tài liệu dùng cho chuyên môn
Hợp đông gia công cơ khí
Vật tư văn phòng
Mua Vật tư
Tống

K H O A QUẢN LÝ
(Ký và ghi rõ họ tên)

/\ỹ

Sổ tiền
(ilồng)
400.000
1.800.000
1.600.000
1.000.000
4.000.000
150.000
1.050.000
10.000.000

CHÚ T R Ì ĐỂ TÀ I

/ r u r '/ 5 l , a /

T R Ư Ờ N G jB Ạ ỊJK )C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N

OHố Hlằu TRUỎNG
f o // TLỉi
T^7tii;r

ịị\

V

A

/ /

ĐẠÍ H

I 1k h o a h
Tự N

Lts. CJ& id iv e/ỉ£ỷJi*r


2. Báo cáo tóm tắt (từ 1-3 trang) bằng tiếng Anh
a. Title:
B uilding-up an anom alous H all m agnetom eter and using it to investigate the
m agnetic properties o f thin film s.
Code: Q T - 05-10
b. Coordinator. Dr. Pham Hong Q uang
c. College.
1. Prof. Nguyen Huy Sinh

2. M s.Sludent N guyen Anh Tuan
3. M s.Student Tran Q uang Hung
4. M s.Student N guyen Thi Van Anh
d. The aim and the content of projcct
♦♦♦ Im proving the understanding on the anom alous Hall effects and its relative
m echanism s.
❖ Building-up an anom alous Hall m agnetom eter
♦> Carrying-out som e m easurem ents on m agnetic thin films lor calibration
and demo.
♦> Establishing a practicum for students
e. M ain results.
❖ In a m agnetic m aterial, the Hall effect consists of Ihe ordinary Hall e flee I
(O H E) and the anomalous H all effect (AHE). The anom alous Hall effect
is caused by m agnetization of sam ples with two m echanism s: the side
jum p and the skew scattering of carriers at the scattering centers. A H E is a
principle of ihe Hall m agnetom eter, a good tool for study of m agnetic thin
films. The Mall m agnetom eter built at Cryogcnic laboratory can work ill
the range of tem perature from 77 K up to 400 K. The angle betw een the
surface of film and m agnetic field can be changed. The four probes arc in
a Van der Pauw configuration. Some m easurem ents have been canietl-oul
on m agnetic thin films for calibration and dem o. A practicum based on
this m agnetom eter has been established.

5


PHẨN CHÍNH BÁO CÁO:
M ỤC LỤC

Trang

1. H iệu ứng I ía ll dị th ư ờ n g ............................................................................................................ 8
1.1. Các cơ ch ế của hiệu ứng Hall dị thư ờ ng.......................................................................... 8
1.2. M ô tả hiện lượng luận hiệu ứng Hall dị thường trong các vật liệu lừ lín h .............. 9
2. Xảy dựng từ k ế hiệu ứng H a ll .............................................................................................. 11
2.1. Bộ phận thu tín hiệu H a ll................................................................................................ 12
2.2. Bộ phận xử lý tín hiệu của hệ d o .................................................................................. 15
2.2.1. Phương pháp thu tín hiệu của hệ đ o .................................................................... 16
2.2.2. Phương pháp xử lý số liệu thực n g h iệm .............................................................. 16
3. M ột so kết quả... .......................... ............... ............................................................................. 19
3.1. Kết quả chuẩn hô đo trên mãu màng TefecoH an (Tb(Fe,Co)| 0 .......................... 19
3.2. M ột số kết quả thu được của hệ đ o ...............................................................................20
4.3.2.1. Kết quả đo thế Hall trên mẫu T a /F e P t............................................................. 20
3.2.2. Kêì quả thu được trên mẫu FePt............................................................................ 21
3.3. Hiộu ứng Mali dị ilìirờng Irong màng mỏng hai lớp................................................... 22

ố


LỜI M Ở Đ Ầ U

H iệu ứng Hall dị thường được gây bởi tán xạ spin - quĩ đạo của các điện tứ lại
các vùng bất trật tự của mạng tinh thể trong các hệ vật liệu khác Iihau. Trong nhiều
thập kỉ qua, các nghiên cứu về hiệu ứng Hall và ứng dụng của hiệu ứng này đã được
các nhà khoa học và công nghỏ quan tâm và tạp trung nghicn cứu. Các kốt qua (hu
dưực ngày càng phong phú và trử thành hệ thống cho các loại vậl liệu.
Hệ đo dựa trên nguyên lý của hiệu ứng Hall dã dược các nhà lliực nghiệm
nghiên cứu và chế tạo thành công, trở thành m ột công cụ vô cùng hữu ích trong việc
phân tích từ tính của các vật liệu từ. Hiện nay, các nhà khoa học tập trung di sâu tìm
hiểu các hiệu ứng trong vật liệu có kích thước nanô, các quá trình vật lý xảy ra trong
các vật liệu có kích thước nanô hoàn toàn khác so với các tương tác trong chất rắn,

việc tìm hiểu các cơ ch ế trong vât liệu này đang là một hướng đi đầy mới mẻ nên dã
thu hút được sự quan tâm của đông đảo các nhà khoa học trên thế giới. Trong công
nghệ lưu trữ thông tin, các màng mỏng ghi từ hai lớp là loại màng m ỏng có mật độ lưu
trữ thông tin cao và có tính bảo mật tốt, m ở ra hướng mới trong lĩnh vực 1LIU trữ thõng
tin với tnậl độ cao. Việc kiểm Ira chất lượng của các màng m ỏng này là I11ỘI hài toán
vỏ cùng khó khăn cho các phép do lừ của các hộ do lừ tính thông iliưừng. Đổ đáp úng
những nhu cầu thực lế dó, hệ đo dựa trên hiệu ứng Mali ra dời đã giải quyết hiệu quả
bài loán nghiên cứu từ lính của các m àng m ỏng ghi lừ hai lớp này.
Kết quả thực nghiệm cùng với những lý thuyết được các nhà khoa học nghiên
cứu để giải thích hiệu ứng Hall trong các loại vật liệu, việc tìm hiểu các cấu trúc vi mô
của vật liệu thu được kết quả chính xác cao và có ý nghĩa khoa học.
Hệ đo dựa trên hiệu ứng Hall có thể đo được từ tính của các màng m ỏng có kíclì
thước nanô mét, các m àng m ỏng ghi từ hai lớp, các m àng m ỏng bán dẫn từ pha
loãng..., đã cho thấy sự vượt trội vé ưu điểm so với các từ kế thông thường. Hơn nữa
hệ do dựa UC11 hiệu ứng Mali còn 1Ì1 một thiết bị tlưn gian, có Ihể tự xây dựng với clìi
phí Ihấp, phù hợp với điều kiện kinh tế tại Việt nam và các nước đang phát triển khác.
Do dó chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu và xây dựng hệ đo này phục vụ cho công viêc
nghiên cứu và đào tạo ở bộ môn, đáp ứng cho dòi hỏi ngày càng cao cua khoa hoc hiên
dại.

7


NỘ I D U N G CH ÍN H .
1. H iệu ứng H all dị thường
1.1. Các cơ chê của hiệu ứng H all đị thường
Mô hình lý thuyết giải Ihích cho hiệu ứng Hall dị thường 11ong vật liệu có từ
tính đã được đề xuất từ những năm 50 của thế kỷ trước [1-3]. Các tác giả đã cho Lăng’,
có hai cơ chế đóng góp vào hiệu ứng H all dị thường, đó là cơ chế tán xạ lệch goc
(skew scattering) và cơ chế nhẩy vị trí, hình vẽ mô tả cho hai cơ chê nay dược chi ra tien

hình 1.

Hình 1: Cơ chế tán xạ lệch góc (a) và cơ chẻ nhảy vị trí (b)
© ứng với diện tử có spill thuận

® ứng với điện íửcó spill nghịch

Cơ chế tán xạ lệch góc dược mô tả như sau: nếu mặt phảng sóng tới của các
diện tử lán xạ bởi các tâm tạp, được đặc trưng bởi vcclơ sóng k. Do tương lác của spill
- quỹ dạo làm cho biên độ của bó sóng không đồng nhất theo các phương khác nhau,
biên độ của bó sóng theo các phương khác nhau này phụ thuộc vào hướng của các
sóng tới, các tâm tán xạ và hướng của spin. Sau quá trình tán xạ tại tâm tạp, làm cho
các electron bị lệch khỏi hướng đi ban đầu của nó, độ lệch Iiày thông thường có độ lớn
khoảng 10 '2 radian. Cơ chế tán xạ lệch góc này dược chỉ ra trên hình I a. Trên hình 1 b
là hình vẽ mô tả cho cơ chế nhảy vị trí (side jum p), cơ chế này được gáy ra bởi sự dịch
chuyển của tâm bó sóng tại các tâm tạp trong quá trình tán xạ, dộ dịch cluiyên này có
độ lớn cỡ 5 « 10'“ m, cơ chế nháy vị trí này luôn luôn phụ thuộc vào spin cua các điện
tử. N hư vậy cả hai trường hợp này đều được gây ra bởi sự không đối xứng của bó sóng
trong quá trình tán xạ, sự khổng đối xứng này phụ thuộc vào trạng thái spin của diện tử
hay tương tác của cặp spin - quỹ đạo của diện tử, kết quả của quá trình này làm cho
dòng spill Ihuận và spin nghịch có giá Irị khác nhau, làm xuất IŨỘI1 dòng spill và lliành
phần dòng điện ngang trong các vật liệu từ, díly là nguycn nhân chính gây nôn hiệu
ứng Hall dị thường trong các vật liệu từ.

8


Đ iện trở do cơ chế tán xạ lệch góc và cơ chế nhảy vị trí đóng góp vào diện trở
Hall dị thường cũng khác nhau, đóng góp của điện trở do cơ chế tán xạ lệch góc tỉ 1C'
tuyến tính VỚI điện trở Hall còn đóng góp của điện trở do cơ chế nhảy vị trí tỉ lệ với

bình phương điện trở Hall này.
Đ iện trở H all dị thường của một chất từ tính thông thường được viêt dưới dạng:

PH=P*y=aP*x + bK

(11 )

M ối liên hệ quan trọng của hai thành phần này là đều phụ thuộc cá vào nhiệt dọ
và mật độ tâm tán xạ của vật liệu từ tính.
Các mô hình lý thuyết để giải thích cho hai cơ chế trên đã lán lượt được đề cập
đến trong các công trình sau này.
Karplus và Lutlinger [4,5] là những người tiên phong đưa ra lý thuyết của hiệu
ứng Hall dị thường bằng cách đề xuất rằng tương tác spin-quỹ đạo trong dải Bloch là
nguyôn nliAĩi làm lăng độ dãn Ilall dị lliưừng. Kết luẠn này dặt ra cAu hỏi cho Smith
[6 ], người dã biện luân rằng R s (Rs = R 0A, là hằng số Hall dị thường) bị triệt tiêu trong
các mạng tuần hoàn. Ồ ng đã đưa ra ý tưởng sự tán xạ phản đối xứng hay tán xạ lệch
góc của các electron là do nồng độ pha tạp. Sự tồn tại của tương tác spin-quỹ đạo giữa
spin của các điện tử từ và m ôm en góc quỹ đạo của electron dẫn bị tán xạ trong vật liệu
sắt từ là nguyên nhân gây ra sự phân cực điện tử, đó là phản đối xứng trái - phải trong
tán xạ chênh lệch truyền qua mặt phảng được xác định bởi J và M, trong đó J là mật độ
dòng, M là lừ độ của mẫu. Kết quả là các electron có xu hướng chuyên động vể mọt
phía, làm tăng thế theo chiều ngang. Sự phân cực m ạng là do cơ chế sắt từ, ví dụ như
m ật độ trạng thái khác nhau của vùng spin-up và spin-down tại mức Fermi là do khe
năng lượng trao đổi. Cơ ch ế tán xạ dự đoán điện trở Hall dị thường tỉ lệ tuyến tính với
diện trở dọc. Sau đó, Bcrger đưa ra một cơ chế hoàn toàn khác, cơ chế nhảy vị Irí mà
quỹ đạo của điện tử bị lán xạ dịch chuyển sang một bên tại các vị trí pha tạp do tương
tác spin-quỹ đạo. Berger thừa nhận rằng các electron dẫn bị tán xạ bởi điện thế lai hoá
lại tâm và chuyển động trên các đường đẳng thế trước và sau tán xạ. Trong tương lác
spin-quỹ đạo, sự đối xứng là thấp và hai đường đẳng thế có thể trùng nhau. Cư chế
nhảy bậc dự đoán điện trở Hall dị thường tỉ lệ với bình phương điện trở dọc. Tuy

nhiên, vì các khó khăn thường gặp trong mổ hình tán xạ pha tạp trong các vật liệu thực
tế nên nó vẫn không thể so sánh định lượng với thực nghiệm . Câu hỏi đặt ra là điện trở
dị thường nói chung được coi như hiệu ứng bên ngoài phụ thuộc duy nhất vào tán xạ
pha tạp hay không? thậm chí chú ý này không có giới hạn kiểm tra, và do đó sự đóng
góp nội tại bắt nguồn từ giả thiết của Karplus và L uttinger không còn sức thuyết phục.

1.2. Mò lá hiện tượng luận liiệu ứng llali dị thường troiiỊ* các vật liệu tù lính
T rong các vậl liệu không từ tính, hiỌu ứng Mali có nguồn gốc lừ lực Lorcniz.
T rong các vật liệu có từ tính, hiệu ứng Hall xuất hiện còn có thêm dóng góp của tưưng
tác spin - quỹ đạo, chính đóng góp này gây nên hiệu ứng H all dị thường. M ột cách đơn

9


giản, hiệu ứng Hall dị thường có thể được mô tả dựa trênkhái niệm từ trường phân tử
Hm =XM, trong đó M là từđộ của mẫu và X ỉà hệ số trường phân tử. Trong trường hợp
đó, từ trường tổng cộng tác dụng lên mẫu là [6-9]:
H = H0+ H m
hay H = H0+ Ằ,M

(1.2)

Do đó, biểu thức thế Hall dị thường có ihể viết như sau:
ƯH= H„R0I(H0 + H J = Ho R0I(H„ + XM) = n J ( R 0H0 + R 0ẢM)
Hay UH = m,I( R0H0 + RSM)
Uh = I(P o + P s )

(1.3)
U -4 )

Trong đó: Rs = R()Ằ, là hằng số Hall dị thường, M là thành phần từ độ theo phương
vuổng góc của niÃu (M = Mi).
Vậy ta có thể viết:
UH= M p 0I + p sl)

U -5)

trong đó:
p0là điện trở Hall thường
Ps =/i0RsMj_ là điện trở Hall đị thường
Theo một cách khác, hiệu ứng Hall dị thường cũng có the lUrực 1Ì1Ô ta háng bien
thức sau đây:

P h = ( P o+ P s)
hay p H = |!0 (R0H0 + RsM jJ

(1.6)
(1.7)

Do có từ độ M và hệ số trường phân tử X lớn, nên hiệu ứng Hall dị thường 11011»
vật liệu từ lớn hơn hiệu ứng Hall thông thường rất nhiều (Rs » R0 và ps » p( ) cho
nên trong quá trình tính toán người ta thường bỏ qua sự đóng góp của thành phần Mali
thông thường. Thêm vào đó, đường cong diện trở Hall dị thường phụ thuộc từ trườn®
có liên quan chặt chẽ với đưừng cong từ hoá. Có nhiều công trình cả về lý thuyết lẫn
llụrc nghiệm ilã làm sáng tỏ vấn dò này, dưừng cong diộn trử Ilall (Jị ihường và dưừng
cong từ trỗ có hình dạng giống nhau khi sự đóng góp vào điện trở Halldị thường trong
vật liệutừ theo cơ chế tán xạ lệch góc, vì lúc này thế Hall dị thường tỉ lệ tuyển lính ven
từ độ của mẫu.

10

2. X ây dựng từ k ế hiệu ứng H all
Từ k ế hiệu ứng H all là một công cụ hữu hiệu trong việc nghiên cứu lừ tính cua
các màng m ỏng, đặc biột là các màng m ỏng có độ dày nhỏ cỡ nano mét và các màng
mỏng ghi từ hai lớp. Các màng mỏng cỡ nano mét có lừ độ rất nhỏ nên không thê clơ
được từ độ của chúng trên các từ k ế thông thường khác nhơ từ kế màu rung (VSM), từ
k ế mẫu giật....Từ độ của các màng m ỏng ghi từ hai lớp là từ độ tổng cộng của cá hai
lớp từ cứng và từ mềm , nên việc phân tích từ tính của từng lớp riêng biệt không thể
thực hiện trên các từ kế thông thường kể trên. Còn lất nhiều ưu điểm khác của từ kê
hiệu ứng H all trong việc phân tích từ tính của các vật liệu từ, khi đo mẫu ở các nhiệt độ
khác nhau với một số thao tác tính toán đơn giản, có thể xác định dược nhiệt độ
chuyển pha của vật liệu_[9- 12J Trong việc xác định nồng độ hạt tải ciia chất bán dẫn
và dấu của hạl tải thì từ k ế hiệu ứng Hall giải quyết một cách chính xác. Mặt khác,
trên thế giới từ k ế hiệu ứng Hall đã xuất hiện từ rất lâu, cho đến ngày nay từ kế hiệu
ứng H all rất hoàn thiện, lừ trường của các hệ đo này lên đến hàng chục Tesla, để khắc
phụ hiện tượng điện trở nội của mẫu ảnh hưởng đến đường cong điện trở Hall của mẫu
cán đo, các hệ đo từ k ế Hall xoay chiều cũng ra đời và đã trở thành hệ đo có độ chính
xác cao. Các kết quả do trCn từ kế hiệu ứng Ilall tlưựe iliínli giá là rãi lin cậy. có liiií Irị
khoa học. Dựa trên điều kiện thực tế tại Việt nam nói chung cũng như lại Bộ môn Vạt
lý Nhiệt độ thấp nói riêng, việc trang bị m ột hệ đo từ kế H all thương phẩm dã vưựt quá
khả năng về tài chính. Như vạy, bài toán tự xây dựng hệ đo từ k ế hiệu ứng Hall một
chiều tại bộ m ôn Vật lý Nhiệt độ thấp đã được đưa ra để giải quyết góp phần hiện đại
hoá các hệ do tại bộ môn. Việc xây dựng thành công hệ đo này là m ột thành công lớn
về m ặt thực nghiệm của nhóm nghiên cứu chúng tôi. Trong phần này của ban luận vãn
sẽ trình bày chi tiết việc xây dựng hệ đo từ k ế hiệu ứng Hall một chiều dã xây dựng.
Sơ đồ khối của hệ đo bao gồm hai phần chính: phần thu tín hiệu thế Hall và
phần xử ]ý tín hiệu thế Hall thu dược. Trên cơ sở đó từ k ế hiệu ứng Hall một chiều có
sơ khối như hình 2 sau đây:
8

H ình 2: Sơ dó khôi của liệ do hiệu ứng Hall dị thường: ( I ) mầu màng cần dfì (2) ccìp
nhiệt điện, (3) lò đốt, (4) buồng mẫu, (5) nam châm tạo từ trường, (6) bình đựng Nitơ
lỏng, (7) Nitơ lỏng, (8) Hệ thống trao đổi klií (9) Keiihley, (10) máy tính

11


2.1. Bộ phận thu tín hiệu Hall
Bộ phận thu tín hiệu Hall của mẫu cần đo bao gồm: (1) buồng m ẫu, (2) cặp
nhiệt điện, (3) lò đốt, (4) nam châm tạo từ trường, ( 6 ) bình chứa N itơ lỏng, (7) Nitơ
lỏng, ( 8 ) Hệ thống trao đoi khí.
Buồng mẫu bao gồm cần mẫu được dặt trong một buổng chân kliong hai lớp.
Các mũi dò của cần mẫu được bố trí Iheo cấu hình Van - de Pauvv. Cấu hình Van - de
Pauw được trình bày sau đây:
Khi bố trí 4 mũi dò như hình 3 ta nhận thấy rằng: tổn tại hai điện trở đặc trung
Ra và Ru tương ứng với cách bố trí như hình 3.Ơ và hìn/t 3.1).

R a và Ra liên hệ với điện trở m ặt Rs theo phương trình Van de Pau\v sau:
exp( - kRa/R s ) +exp( - 7ĩRlt/Rs ) - 1

11

f\V
/

In

>—

1

( 2 . 1)

0
/

Hình 3: Sơ đồ các khả năng b ố trí mũi dò của hệ đo Hall:
(a) dòng điện Ị đi vào mũi dò 2, đi ra mũi dò J, thế lôi ra được lấy trên hai dầu
mũi dò 3 và 4
(b) dòng điện ỉ đi vào từ mũi dò 2, đi ra ở mũi dò 3, tliê lôi ra được lừ Vtrên hai
ílần mũi dồ I và 4
Khi đó diện trở khối (điện trở Hall dị thường) p của mẫu dược xúc định theo
công thức:

p = R sd

( 2 .2 )

Đổ do được điện trở RA, cho dòng điện một chiều qua mũi dò I và 2, do lliè \ 'i4
trên hai dầu mũi dò 3 và 4. RB đo được khi đặt dòng điện vào hai mũi dò 2 và 3, thế \ 'N
đo trên hai mũi dò 1 và 4. Đ iện n ở R A và R B được tính từ cóng thức:
~ I 43

/

^12

’

R /t

-V \4 ì

^23-

(2.3)

Nếu các mũi dò của buồng mẫu được bố trí như lùnh 2.3. Khi cấp dòng diện
không dổi vào mũi dò 1, mũi dò 3 là dầu ra của dòng diện và mẫu được dặt trong lừ
trường B , thì th ế Hall VH của m ẫu sẽ thu được trên hai mũi dò 2 và 4 (\ 72v). Khi thế
Hall VH xác định được từ phép đo thì m ật độ hạt tải dược tính theo công thức:

12


IB
n'

(2.4)

=ỉ „

với I, D, q lù các dại lượng đã biết trước.
Các mũi dò của cần mẫu được sắp xếp theo cấu hình Van - de Pauw [10]. Kích
thước của cần mẫu được tính toán một cách hợp lý sao cho phù hợp với các linh kiện
và các thiết bị khác. Với mục tiêu thiết kế buồng mẫu sao cho hệ đo có thể đo được
các mẫu có kích thước tôi đa, buồng chân không phía trong có đường kính là 27 111111
nên buồng mẫu có thể đo được các mẫu có kích thước là: 8mm X 8111111.
Khi mẫu được đo theo cấu hình như hình 4, khi cấp dòng vào mũi dò 1 và di ra

ở mũi dò 3 hay ngược lại thì thế lối ra của mẫu là thế Hall, thế này bao gồm cả thế do
diện trở nội tại của mẫu, thế do điện trở tiếp xúc giữa mặt phảng màng và các mũi dò,
dóng góp của phần hiệu ứng Hall thông thường tỉ lệ với từ trường ngoài và đóng góp
của thành phần Hall đị thường được gây nên bởi các hạt tải từ của mẫu.

Hình 4: Sơ đồ bô trí các mũi dò của buồng mầu theo cẩu lùnh Van - de Paitw

Hình 5 là ảnh chụp cần mẫu của hệ đo từ kế hiệu ứng Hall dã xây dựng.

Hình 5. ảnh chụp cần mầu cùa liệ do từ k ế hiệu ứn\> ¡1(1II

13


Buồng chủn không bao gồm hai lớp, lớp trong và lớp ngoài dược bỏ trí sao cho
chân không của hai lớp này là độc lập với nhau thông qua hệ thống báng van. Khi cần
khí trao đổi vào lớp trong của buồng mẫu để đồng nhất nhiệt độ hay dể bẫy chân
không ban đầu, thì toàn bộ hệ vẫn được cách chân không với môi trường ngoài. Sơ dồ
nguyên lý của buồng mẫu chân không hai lớp cùng hệ Ihống báng vun dược chỉ ra liên
hình ố.

Hình 6. Sơ đồ nguyên lý của buồng chán không hai lớp và hệ thống bảng van cùa hệ đo

Ban đầu, khi hút chân không của cả lớp trong và lớp ngoài của buồng chân
không hai lớp, van sô' 1, 2, 3 được đặt ở trạng thái mở còn van số 4 dặt ở trạng thái
dóng, lúc này cả hai lớp của buồng chân không đều dưực hút chân không. Đổ dạt được
chân không cao, thông thường buồng chân không phải được bẫy khí một vài lấn. Khi
m uốn bẫy khí, trước tiên đóng van số 2 trong khi dó van số 3 vẫn để ở trạng thái 1T1Ở và
van số 4 được mở ra để cho hệ thống khí cung cấp khí vào lớp trong của buồng chân
không hai lớp. Tuy hệ thống cung cốp khí đã có van giảm áp, nhưng hệ ilo vẫn được hổ

xung Ihèm mội ihiốl bị giảm áp nữa đổ dồ phòng áp suâì dô khí trao dổi tăng đol nguí
trong buồng chân không, làm hỏng buồng chân không của hệ do. Q uá trình thào líic
cũng dược Ihực hiện lưưng tự khi m uốn cung cấp khí vào dẻ làm dồng nhát nliiêl tron«
buồng m ẫu.

14


Van số 1 luôn luôn đặt ở trạng thái mở để lớp ngoài của buồng chân không luôn
được hút chân không, làm cho toàn bộ buồng mẫu luôn cách nhiệt với môi trường
ngoài. N hư vậy van số 1 trong hệ đo này chỉ có vai trò trong quá trình hút khí trao dổi
ở lớp trong của buồng chân không. Khi cần hút khí irao đổi ở lớp im ng ciia buồn»
chân không ra ngoài, van số 4 đóng lại để ngừng việc cung cấp khí vào trong buông
mẫu, van số 2 dược đặt ử trạng thái m ở dể lấl ca khí Irao dổi ở lớp trong cùa buỏng
mẫu được bơm chân không hút ra ngoài. Van số 1 lúc này được dỏng lại dể lớp ngoài
của buồng chân khổng vẫn giữ được chân không, không bị khí trao đổi tràn vào.
Toàn bộ buồng chân không hai lớp có sơ đồ khôi như liên, sau khi đã hút chân
không dược nhúng trong một bình chứa nitơ lỏng dể hạ nhiệt ctộ củíi mẫu màng cần do.
Đặt toàn bộ cả khối gồm cả bình chứa nilơ lỏng vào giữa hai cực của mội nam chàm
điện. M ẫu cần đo được đặt trong từ trường, đại mà nam châm của hộ do có thè dạt
dược cực đại lên tới 1 Tesla.
Cặp nhiệt điện sử dụng để chỉ nhiệt độ của buồng mẫu trong hệ đo này là cặp
nhiệt điện Cu-Congstantan. Buồng mẫu khi đã nhúng trong môi trường nhiệt độ nitơ
lỏng hoàn loàn cú lliổ lăng dược nhiệt dô bằng cách cap dòng cho lò clot [liỏng qua bộ
nguồn dòng. N hiệl độ cấp cho buồng mẫu có thổ thay dổi dược hằng cách thay ilổi
dòng cấp cho lò đốt. Việc quấn lò đốt phải đảm báo sao cho Ihoá mãn việc đồn li nliiil
nhiệt cho toàn bộ mẫu màng. Đổ tăng độ đổng nhất nhiệt cho mẫu, buóng mẫu dược
cung cấp m ột lượng khí vào lớp trong của buồng mẫu, khí trong buồng mẫu dỏng vai
trò làm đổng nhất nhiệt phải là khí sạch và hoàn toàn trơ với các tác động bên ngoài,
khí được sử dụng cho hệ đo là khí Ar với độ sạch cao 99,999% .

Hệ thống truyền dẫn tín hiệu từ trong buồng mầu ra ngoài được nối bằng các
dây điện chịu được nhiệt độ thấp và dẫn diện tốt, các dây dẫn nối ra ngoài phái dám
báo giữ được chân không cho buồng mẫu.
Các lín hiệu ihu ilưực, dưa vào
máy tính để xử lý tín hiệu lliồng qua hệ
thống hệ thống ghép nối (m áy đo da
chức năng K eithley và card ghép nối).
Các tín hiệu được đưa vào máy tính bao
gồm: nhiệt độ của m ẫu, thế Hall thu
dược từ m ẫu và từ trường cung cấp cho
mẫu cần đo.
H ình 7 là ảnh chụp hệ do từ k ế
hiệu ứng Hall dã xây dựng tại bộ mồn
VẠI lý N hiệt độ Ihấp.

1»A 1 A
' 1' Í í I •> 1 -1
2.2. lỉộ p h ậ n x ứ lý till hiệu CII11 hệ đo

Hình 7. ÀiiIi chụp lừkc ¡liệu ứnv Ịlall

Như đã irình bầy ở trên, bộ phận xử lý

15


tín hiệu bao gồm hệ thống ghép nối và máy tính. M áy tính chịu trách nhiệm thu nhận
và phân tích tín hiệu thông qua một phần mềm xử lý bằng ngôn ngữ lộp trinh Pascal.
Hệ ihống ghép nối bao gồm card ghép nối và máy đo da chức năng Keithley. Bàn luận
văn này không trình bày thuật toán của phần mềm xử lý, vì nó không mang ban chat

Vật lý, nhưng nguyên lý xử lý số liệu của phần m ềm này dược trình bày một cách chi
licl dưới đây.

2.2.1. Phương pháp thu tín hiệu của hệ đo
Các m àng m ỏng cần do thường có điện trở lớn nên nhiệt lượng loá ra trcn mail
là rất lớn. Để đảm bảo an loàn cho mẫu trong quá trình do đạc, hệ do dược mác llièin
một điện trở chuẩn nối tiếp với mẫu để hạn ch ế dòng điện qua mẫu đo, làm giảm nhiệt
lượng toả ra trên m ẫu. Đ iện trở chuẩn này có gí trị thay đổi tuỳ theo giá trị diện trở của
mẫu màng, điện Irở của mẫu đo càng lớn thì điện trở chuẩn càng lớn.
Các tín hiệu lối ra của sơ đồ trên được đưa vào máy tính. Do mỏi mẫu cần có
diện Irử chuẩn khác nhau, nên Irong phần mềm xử lý líu hiệu pliai chấp nhận được việc
lliay dổi diộn Irử này lliỏng qua viỌc khai báo diỌii trỏ chuẩn. Cliii ý ràng lliè lỏi ra cua
mẫu màng là thố liên các mũi dò 1 và 3, nên Ihê lối ra của mẫu là thế Hall. Khi dòng
điện không đổi cấp cho mẫu đảm bảo đủ điều kiện an toàn, thì thế Hall của mẫu sẽ
thay đổi khi từ trường ngoài tác dụng vào mẫu thay dổi. Phấn mém xử lý tín hiệu của
hệ đo làm nhiệm vụ vẽ đổ thị sự thay đổi thế Hall vào lừ trường và ghi nhận sỏ liệu
thay đổi này vào file số liệu để lưu lại. Nhiệt độ của mẫu cũng được máy tính ghi lại ớ
mỗi điểm lấy số liệu để làm bằng chứng cho sự ổn định nhiệt độ cua b lú) Il g mẫu.

2.2.2.Phương pháp xử lý sô liệu thực nghiệm
Số liệu thu được từ thực nghiệm thông thường bao gồm ba thành phần: thành
phần thứ nhất là thế do dóng góp điện trở nội của mẫu và diện trử tiếp xúc lại các mũi
dò và mẫu làm cho dường cong thế Hall bị dịch lên trên hay dịch xuống dưới so với
diểm không, ihành phần ihứ hai do dỏng góp của ihế Mali ihông thường, cuối cùng là
thành phần dóng góp của ihành phần thế Hall dị thường của mẫu. Đường cong thè ỉ lall
thay dổi theo lừ Irường của m ẫu thông thường thu dược như hình 8 a và hình 8 b.
Các đường cong th ế Hall như trên hình 8 a và 8 b tương ứng với trường hợp cho
dòng điện đi qua mẫu ngược nhau, hình 2.8 c là kết qua trung bình từ hai đường cong
thế Hall phụ thuộc vào từ trường ở trường hợp a và b. Kết quả này cho thấy: đường
cong thế Hall phụ thuộc từ trường đối xứng qua gốc toạ độ, do dó đóng góp của thành

phần điện trở nội tại của mẫu và điện trở tiếp xúc giữa mẫu và các mũi dò dã dược loại
bỏ trôn dường cong này. Như vậy đường cong llic Hall Iren liình 8 c chi còn dóng L>t)|)
của hai thành phần là lliìmh phấn điện Irở Ilall lliông Ihường và diện nơ llall dị iliườn«’
của m ẫu [ 10J.

16


Mình 8. Đường cong Ilie Hall thn dược ¡ừ thực nghiệm
(a) đường cong íliế Hall khi dòng điện di vào lừ mũi dò I , di ra ở mũi (lô 3
(b) dường cong tlié Hall khi dòng diện di vtio lừ mũi dò 3, di rư ờ mili dỏ I
(c) đường cong Ilié Hall thu dược bằng cách li uniỊ bình lìoá liai iliíờiiạ COIIlị ((/ì
và (b)
Hai thành phần này đóng góp vào thế Hall của mẫu khác nhau, chúng tuân ihco
công thức:

V Ilỉill = IR
MXHall
R llillld = p llall= R „ l l 4 - K s M

Ở đây: 1 là dòng điện cấp cho mẫu, d là bề dày của mẫu màng.
Thành phần thứ nhất trong công thức trên là thành phần điện trở Hall thông
thường, còn thành phàn thứ hai là diện trở Hall dị thường. Như vậy ta thấy rằng thành
phần điện trở Hall thông thường tỉ lệ tuyến tính với lừ trường ngoài, còn thành phần
điện trở Hall dị thường tỉ lệ với từ độ của mẫu theo các cơ chế khác nhau. Do dó ihành
phẩn thế H all Ihông thường trong hình 8 c tỉ lệ luyến tính với từ irường ngoài, nên thố
Hall thông thường này sẽ tỉ lệ với từ trường ngoài theo công thức:

=ull + b

(2.5)

ĐA' HOC QUỐC GIA HÀ NÔI
rr?UNG TẨM THÒNG TIN THƯ VIÊN

17

PT /

5 Ạ3


Trong đó VOHE là thành phần thế Hall thông thường, R ohe l‘l diện tlxr
Iliôiiiĩ
thường của m ẫu, a, b là các hệ số được suy ra từ thực nghiệm . Cách lính loán lu Iliụv
nghiệm các hệ số này như sau:
Tại vùng từ trường cao đường cong thế Hall của mẫu khi tăng và khi giảm từ
trường tác dụng vào mẫu là trùng nhau và chúng có cùng một tlộ dốc. ĐỌ dộc này là
do thành phần thế Hall thông thường gây nên, do đó khi làm khớp đoạn dốc này theo
hàm bạc nhất thì hệ số góc a tạo bởi đường thẳng này với trục hoành sẽ cho ta kêì quá
của hệ số a: (a = tg a ), hệ số b là giá trị thu được tại giá trị cắt nhau của dường iháng
này với trục tung (trục V Hall) của đồ thị.
Sau khi xác định được các hệ số a và b thì giá trị thế Hall thông lliường dóng
góp vào thế thế Hall của mẫu được xác định theo phương trình 2.5. Ở mõi từ trường
xác định, giá trị th ế Hall thông thường theo công thức 2.5 cũng hoàn loàn xác định,
Hiệu thế Hall thu được ở đường cong 8 c và thế Hall thông thường thu được từ phương
trình 2.5 là thế Hall dị thường của mẫu đo.
Sau khi liừ llùmh phần thố Ilall thông lliưừng của màu, tlường cong lliò llull dị
Ihường có kết quả như hình 9. Đường cong thế Hall này không còn dộ dốc do llùmh
phần thế Hall thông thường gây nên.

Mình 9. Đường cong thé ỉĩall dị thường của các mẫn inàiiỊỊ tliu
dược từ phép cỉo thực nghiệm

18


3. M ột s ố kết quả
3.1. Kết quả chuẩn hệ đo trên mẫu màng TefecoHan (Tb(Fe,Co)j 5)
Khi xây dựng hệ đo thành công, chúng tôi đã tiến hành đo thử nghiệm một sò
mẫu để chuẩn hệ đo từ kế hiệu ứng Hall.
Đo trên hệ mẫu TefecoH an chưa ủ, so sánh với kết quả dã công bố cùa nhóm
tác giả N guyễn Hữu Đức [13] cho thấy rằng tín thu được từ hệ đo là hoàn toàn tin cậy.
K ết quả do ihế Hall trên hệ đo ở vùng nhiệt độ thấp của mẫu này cũng dã dược
thực hiện, kết quả thu được cũng phù hợp tốt với kết quá đã công bố của nhóm tác giá
trên. So sánh kết quả của thế Hall dược trình bày trên hình 10. Hình 1 [ là kết quả do
Ihế Hali theo từ trường ở nhiột độ 98 K

Hình 10. So sánh kết quả lliế ũ a ll phụ thuộc từ trường lío dược trẽn hệ do (lã xây dipiịỊ
(b) và kết quả dữ công bô'của nhóm lức giả N.ll.Dức (ü) ¡J3J

19


M
<>H (T)
Ninh 11. .SV; sánh kết (/nả iliclldll với kot (ịiuỉ dã CÔIIIỊ bò7 /.í/
® ; ìíì kết quả thê Hüll của mẫu mảng Icfccol lando (lược bằiìiỊ lù kê hiện ứniỊ Ị lall
dã xây dựn iỊ
Ấ : là kết quả dã công bô trên mẫu lefecoHaii

Từ các kết quả thu được, hệ đo được khẳng định là đáp ứng tiêu chuẩn đổ đo
các màng m ỏng từ cả ở vùng nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp với các góc quay khác
nhau.

3.2. Một số kết q uả thu đưực của hệ đo
Khi hệ đo đã chuẩn xong, chúng tôi tiến hành đo thế Hall của một số màng
mỏng lừ. Kết quả thu được đưực trình bày dưới đíìy.

4.3.2.I. Kết q u ả đo thẻ Hall trê n m ẫu T a/F eP t
M ẫu m àng Ta/FePt, là mẫu được phún xạ trên đế Si, các thành phần của inànu
là 2/3 Ta, 1/3 FePt, kết quả đo thế Hall được chỉ ra như trên hình 12.
Kết quả cho thấy: đường cong thế Hall của mùng m ỏng Ta/FePl chưa dạt được
bão hoà. Nếu từ trường của hệ đo đủ lớn để quan sát được thế Hall bão hoà, thì la có
thể đoán nhận thành phần đóng góp vào th ế Hall có bao gồm thành phần thế Hall
thông thường hay không. Nhưng theo giả thiết của chúng tôi, do mẫu có lính sắt từ,
nên đóng góp của thành phần Ihế Hall thông thường của mẫu này không dáng kể. (Iirơc
bỏ qua. NCn dường cong thố llall thu dược là llùmh plúin thê Mai! dị ilurừiig mil ÚI
trường giới hạn của hệ do chưa du lởn dể quan sát dược thê I lall hão lioà.

20


Hìnli 12. K et quà đo the H all trên mãu Ta/FePt bằniỊ từ he hiệu ửnạ IIcill

3.2.2. Kết q u ả thu đuực trên
mẫu FePt
M àng m ỏng FePt sử
dụng để đo hiệu ứng Hall là
màng m ỏng có thành phần Fe
5 0 % :Pt 50%. Với m àng m ỏng

này, thế H all thu được của
mẫu là rất nhỏ. H iệu ứng Hall
dị thường của họ mẫu này dại
(lược lớn nhất khi thành phần
của Fe =30% Ihành phần của
Pt = 70%.
Vì điểu kiện chuẩn bị
mẫu gặp nhiều khó khăn nên
chúng tôi không tạo được các
mẫu cho tín hiệu Hall lớn
nhất, nhưng chúng tôi vẫn tiến
hành do hiệu ứng Hall trên các
mẫu m àng có sẩn như Irên.
Kết quả dược chỉ ra Iren hình
13.
K ết quả irOn hình 13
cho thấy: thế Hall của m ẫu đo

B (T)
Hình 13. Kết quả do the Hall trên màng FcPi với cức
gớr khác nhau


trong trường hợp mặt phẳng màng song song với từ trường ngoài tạo thành một đường
cong trễ, còn khi đo với các góc khác nhau, thế Hall sẽ không còn dáng điệu đó nữa.
chúng khá trùng nhau trong cả quá trình tăng và giảm từ trường, như vậy mẫu màng
FePt này có dị hướng mặt phẳng.
Hơn nữa, tín hiệu thế Hall của m àng 1Ì1 rất bé mà lừ kế hiệu ứng Ilall vẫn có (hò
thu nhận được lín hiệu của mẫu, chứng tỏ hệ đo đã xây đựng có thể đo dược các màng
mỏng từ có hiệu ứng Hall bé.

3.3. Hiệu ứng Hall dị thường trong m àng mỏng hai lớp
K ết quả thu được bằng từ kế hiệu ứng Hall, dược so sánh với kết quá do bằng lừ
kế mẫu rung. H ình 14 là kết quả so sánh đường cong thế Hall và dường cong từ độ cua
mẫu m àng TefecoH an chưa ủ.
Trên hình 14, các dại lượng M /M s là tỉ số giữa giá trị lừ độ tại các từ Irưừiig

V T t^ s n *

B (T)

-1

0.5

/

^ *:
ĩn > ! >■■■■ ••

I Kct quả do bàng từ
kể hiệu ứng I lall

Kết quà do VSM

Hình 14. Kết quả đo bằng từ kế hiện ứng ỉ fall và từ kế mẫu 1'IIIÌỊÌ

khác nhau và từ độ bão hoà của mẫu, v/vs là tỉ số gi ữa lliế Hall dị Ihường và thê [lall
dị thường bão hoà của mẫu. Kếl quả này cho thấy, dáng diệu của đường v/vs theo B
và dáng điệu của đường M /M s theo B khá trùng nhau. Điều này được giái thích là CƯ

chế H all dị thường của họ mẫu này là cơ chế tán xạ lệch góc, vì điện trở Hall dị thường
dóng góp theo cơ ch ế này tỉ lệ tuyến tính với lừ độ của mẫu.

22


TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]

J.E. Hirsch, Spin Hall Effect, Physical Review letters, Vol 83. No. 9 (1999) 1834

[2]

A. Gerber, A. Milner, A. Finkler, M. Karpovski, and L. Goldsmith, Correlation
between the extraordinary Hall effect and resistivity, Phys. Rev. li, Vol, 69, (2004)
224403

[3]

A. Crepieux and P. Bruno, Theory o f the anomalous Hall effect from Kubo j omul a
and Dirac equation, Phys. Rev. B, Vol 64, (2001), 014416

[4]

L. Berger, Side - jump Mechanism fo r the Hall Effect o f Ferromagnets, Pliys. Rev.
B, Vol. 2, No. 11,(1970), 4559

[5]

J-N. Chazalviel, Skew-scattering contribution to the extraordinary Hall effect: A
restatement, Phys. Rev. B, Vol. 10, No.7, (1974), 3018

16J

J.M. Lullinger, Theory o f the Hall effect in Ferromagnetic substances, Phys. Rev.
Vol 112, No. 3,(1958), 739

[7]

Clarence Kooi, Hall effect in Ferromagnetics, Phys. Rev. Vol 80, No. 1, ( 1954), 843

[8]

Jeffrey R. Lindemuth, Brad C. Dodrill, Anomalous Hall effect nmgnetometry studies
o f magnetization processes o f thin films, JMMM, Vol. 272-276, (2004), 2324-2325

[9]

Mr. Scofield, Hall effect in a metallic thin film , Physics 414, (2000)

[10] S. Das, S.-H. Kong, and S. Nakagawa, Evaluation o f magnetic interactions in a
double-layered perpendicular magnetic recording media using ferromagnetic llall
effects, J. Appl. Phys., Vol. 93, (2003), 6772-6774
[11] T.R. McGuire, R.J.Gambino and R.C. O ’Hanley, in C.L. Cliien and C.R. VVestgate
(eds.), The Hall effect and it's application, Plenum, New York, (1980), 137.
[12] M. Fleischer and II. Meixner, In situ Hall measurements at temperatures up to
1J00°C with selectable gas atmospheres, Meas. Sci. Technol, Vo!. 5. (1994). 580­
583
[13J

N.Il. Due, N.T.M. I long, N.ll. Sinh, APPC press, (2004), 307-309.

23


c . THẨN c u ố i BÁO CÁO:
1. P hụ lục (bản Fotocopy các bài báo kèm bìa và mục lục Tạp chí
công bố, bản Fotocopy bìa các luận văn Đại học, Thạc sỹ, Tiến sỹ được thực
hiện theo hướng đề tài, Các Hợp đồng triển k h a i , ....)
2. T ó m tắt các công trình N C K H của cá nhân (M ẫu I )
3. Scỉenlillc Projecl (M ẫu 2)
4. P hiếu đăng ký kết q uả nghiên cứu (có mẫu kèm theo).
5. Bìa sau.
Ghi chú:

- T oàn bộ các phần trên được đóng chung vào I quyển. Văn ban được
đ ánh m áy vi tính cỡ giấy A4, đóng bìa nilon kích lliưứe 21 x29.
- Đ ối với đ ề tài, d ự án cấp Đ H Q G : n ộ p 3 q u y ển .
- Đ ối với đề tài, dự án cấp Trường Đại học KHTN: nộp 2 quyển.
- Đ ề tài N C K H T rọng điểm và Đ ặc biệt cấp Đ H Q G cần nộp kèm dĩa CD
toàn văn báo cáo của đề tài.
- Hội dồ ng n g h iệ m lliu đề lài, dự án cấp Đ11QU gồm 7 llùmli viên, Irong
dỏ có 2 phản biện dứng chuyên m ùn của lĩnh vực nghiên cứu (1 ủ' Irong Trường
và 1 ở cơ quan ngoài).
- H ội đ ồ n g nghiệm thu đề tài cấp Trường Đ H K H T N gồm 5 thành viên,
trong đó có 1 phản biện đúng chuyên m ôn của lĩnh vực nghiên cứu của đề tài.
- Chủ trì đ ề tài (hoặc cỉự án) cần gửi dầy đủ báo cáo, K hoa quản lý đổ lài
gửi danh sách d ự kiến Hội đồng nghiệm thu (có xác nhận của Ban Chủ nhiệm
Khoa) lên P hòng K ho a học-C N để Phòng thẩm định và làm quyết định thành lập

Hội đồng n g h iệ m thu chính thức.

24


M ẪU 1: T Ó M TẮT C Á C C Ô N G TRÌNH NCKH CỦA C Á NHÂN

(bài báo, báo cáo tại H ội nghị khoa học V ật )
N gành Vật lý ; C huyên ngành: V ật lý N hiệt độ thấp
1. Họ và tên (các) tác giả công trình: P hạm H ồng Q uang, Trần Quan«
Hưng, N guyễn Thị V ân Anil.
2. N ăm : 2005
3. T ên bài báo: Xây dựng từ k ế hiệu ứng hall - một thiết bị hiệu quá lỉiịlìiêiì
cứu từ tính của các m àng m ỏng từ
4. Tên T ạp chí/Sách/T uyển tập Hội nghị, Số, trang
Tuyển tập báo cáo tại hội nghị V ật lý toàn quốc lần thứ VI, Hà nội, ngày 22-25
tháng 11 năm 2005. (đang in)
5. T óm tắt công trình bằng tiếng V iệt
H iệu ứng H all lioiig vật liệu từ bao gum hiệu ứng ỉ lull lliỏng lliưừng
(01 IE) và hiệu ứng Hall dị Ihưừng (AHE). Hiệu ứng Mali dị lliưừng do (Jong góị)
lừ lính của m ẫu với hai c ơ chế: cơ c h ế tán xạ lệch góc (skew scallciing) và cơ
chế nhảy vị trí (side ju m p ) của các hạt tải tại các tâm tán xạ. Hiệu ứng Hall ci ị
thường là cơ sở cho phương pháp nghiên cứu lừ tính của m àng m ỏng từ bằng lừ
kế hiệu ứng Hall. T ừ k ế Hall được xây dựng tại Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp có
thể làm việc trong dải nhiệt độ lừ 77 K đến 400 K, góc giữa từ irường và inậi
phảng m ẫu có thể thay đổi, các mũi dò được b ố trí theo cấu hìnli Van đer Painv.
Phương p háp xác đ ịnh đ ón g góp của hiệu ứng Hall dị thường cùng một số kếl
quả đo trên các m à n g m ỏng từ tính đã được trình bày.
6. T iếng A nh (như m ục 3, 4, 5 : Title; Journal/Pîoccedings/B ook
liIlc;V o lu m e/N 0..,pages, Sum m ary in English))

Title: H a ll m a g n eto m e ter - A good tool f o r study o f m agnetic thin film s
Proceeding: The sixth N ational Physics Confcrcncc, Hanoi, 22-25 Nov.
2005
A bstract: In a m ag netic material, the Hall effect consists o f the ordinary
Hall effccl (O H E ) and the anom alous Hall effect (AME). T he anom alous Hall
effect is cau sed by m agnetization o f samples with two m echanism s: the side
ju m p and the skew scattering o f carriers al llic scattering cu lle rs. AlILL is a
principle o r the Hall m agnetom eter, a good tool for study o f m agnetic tilin films.
The Hall m a g n e to m e te r built at Cryogenic laboratory can work ill the range of
tem peratu re from 77 K up lo 400 K. T he angle betw een the surface o f film and

25


m agnetic field can be changed. The lo u r probes are in a Van dor Pauw
configuration. T h e description o f m easurem ent and some exam ple results are
presented in this report.

26