Khảo sát hiệu ứng từ điện trên vật liệu tổ hợp từ giảo áp điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA VẬT LÝ
===o0o===

DƯƠNG THỊ PHONG

KHẢO SÁT HIỆU ỨNG TỪ - ĐIỆN
TRÊN VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ GIẢO/ÁP ĐIỆN

Chuyên ngành: Vật lý chất rắn

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học

ThS. Lê Khắc Quynh

Hà Nội, 2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘ 2
KHOA VẬT LÝ
===o0o===

DƯƠNG THỊ PHONG

KHẢO SÁT HIỆU ỨNG TỪ - ĐIỆN
TRÊN VẬT LIỆU TỔ HỢP TỪ GIẢO/ÁP ĐIỆN

Chuyên ngành: Vật lý chất rắn

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học

ThS. Lê Khắc Quynh

Hà Nội, 2018


LỜI CẢM ƠN
Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong khoa Vật lý,
Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã dạy dỗ chỉ bảo và truyền đạt kiến thức
cho em trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường cũng như trong
quá trình thực hiện khóa luận này.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ThS Lê Khắc Quynh đã
tận tình hướng dẫn giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận tốt
nghiệp này.
Lần đầu tiên nghiên cứu khoa học, khóa luận của em không tránh khỏi
thiếu sót, vì vậy em rất mong nhận được những đóng góp ý kiến của các thầy
cô và bạn bè để khóa luận được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 05 tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Dương Thị Phong


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng em. Các số
liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố

trong bất cứ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 05 tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Dương Thị Phong


MỤC LỤC

MỞ ĐẦU............................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài................................................................................................ 1
2. Mục tiêu của khóa luận ..................................................................................... 2
3. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu.................................................................... 2
4. Nhiệm vụ nghiên cứu ........................................................................................ 2
5. Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 2
6. Đóng góp của khóa luận.................................................................................... 2
7. Nội dung của khóa luận..................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN................................................................................. 3
1.1. Tổng quan về tính chất từ của vật rắn ............................................................ 3
1.1.1. Tính thuận từ ............................................................................................... 3
1.1.2. Tính nghịch từ ............................................................................................. 5
1.1.3. Tính sắt từ.................................................................................................... 7
1.1.4. Tính phản sắt từ ........................................................................................ 10
1.1.5. Tính Feri từ ............................................................................................... 12
1.2. Tính chất từ của băng từ mềm...................................................................... 14
1.3. Hiện tượng từ giảo ....................................................................................... 14
1.4. Hiện tượng áp điện ....................................................................................... 16
1.5. Hiệu ứng từ - điện ........................................................................................ 19
1.6. Cảm biến dựa trên hiệu ứng từ - điện .......................................................... 20

1.7. Một số cảm biến từ dựa trên hiệu ứng vật lí khác........................................ 21
1.7.1. Cảm biến từ dựa trên hiệu ứng Hall ......................................................... 21
1.7.2. Cảm biến từ dựa trên hiệu ứng từ điện trở ............................................... 23
1.7.3. Cảm biến từ dựa trên hiệu ứng AMR ........................................................ 26
1.7.4. Cảm biến từ trường giao thoa lượng tử siêu dẫn .................................... 28
1.7.5. Cảm biến từ trường Flux - gate ................................................................ 29


1.7.6. So sánh cảm biến từ trong các hiệu ứng khác nhau ................................. 30
1.8. Kết luận chương 1 ........................................................................................ 31
CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM..................................... 33
2.1. Chế tạo vật liệu tổ hợp từ - điện................................................................... 33
2.2. Khảo sát hiệu ứng từ điện ............................................................................ 33
2.3. Kết luận chương 2 ........................................................................................ 35
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................... 36
3.1. Sự phụ thuộc của hệ số từ - điện E vào tần số f của từ trường xoay chiều 36
3.2. Hiệu ứng từ - điện phụ thuộc từ trường một chiều trên các mẫu có kích
thước khác nhau (n =L/W) đo tại tần số cộng hưởng của các mẫu .................... 37
3.3. Kết luận chương 3 ........................................................................................ 40
KẾT LUẬN CHUNG.......................................................................................... 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 42


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.2. Sự sắp xếp các moomen từ nguyên tử: Khi chưa có từ trường ngoài
tác dụng (a); khi có từ trường ngoài tác dụng (b). ............................................ 4
Hình 1.3. (a) Mô hình sắp xếp mômen từ nguyên tử, ....................................... 5
Hình 1.4. Đường cong từ trễ của vật liệu sắt từ. .............................................. 9
Hình 1.5. Biến đổi của momen từ tại nhiệt độ Curie sắt từ ............................ 10
Hình 1.6. Cấu trúc từ của vật liệu phản sắt từ, gồm 2 phân mạng spin đối song

và bằng nhau.................................................................................................... 11


Hình 1.7. Sự phụ thuộc của  1 vào nhiệt độ. ..................................................
11
Hình 1.8. (a) Sự sắp xếp các mômen từ nguyên tử; (b) Sự phụ thuộc của 
1

vào nhiệt độ. .................................................................................................... 13
Hình 1.9. Sự bù trừ từ tính của 2 phân mạng và các điểm nhiệt độ đặc biệt:
Nhiệt độ Curie, nhiệt độ bù trừ. ...................................................................... 13
Hình 1.10. Hiệu ứng từ giảo của mẫu hình cầu: (a) từ giảo thể tích và (b) từ
giảo tuyến tính Joule. ...................................................................................... 15
Hình 1.11. Hình minh họa biến dạng tuyến tính của vật liệu từ giảo dạng khối
hoặc dạng băng mỏng...................................................................................... 15
Hình 1.12. Hiệu ứng áp điện xảy ra khi một đĩa gốm áp điện (a) chịu tác dụng
của ứng suất nén (b) và giãn cơ học (c). ......................................................... 16
Hình 1.13. Cấu trúc tinh thể của vật liệu Perovskite ...................................... 17
Hình 1.14. Sự dịch chuyển của các ion trong tinh thể Perovskite khi có điện
trường ngoài .................................................................................................... 18
Hình 1.15. Mô tả hiệu ứng từ điện .................................................................. 19
Hình 1.17. Sơ đồ thí nghiệm cảm biến từ trường trái đất dựa trên hiệu ứng từ
giảo-áp điện của Zhai và đồng nghiệp ............................................................ 20
Hình 1.18. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến Hall ............................ 22
Hình 1.19. Sơ đồ minh họa hiệu ứng từ - điện trở dị hướng........................... 24


Hình 1.20. Hiệu ứng từ - điện trở khổng lồ: khi không có từ trường ngoài (a)
và có từ trường ngoài (b)................................................................................. 25
Hình 1.21. Sơ đồ thể hiện nguồn gốc vật lý của AMR. ..................................

26
Hình 1.22. Giá trị điện trở thay đổi phụ thuộc vào góc giữa dòng điện chạy
qua và hướng của vectơ từ hoá ....................................................................... 27
Hình 1.23. Cảm biến từ giao thao lượng tử siêu dẫn (a) và............................ 28
Hình 1.24. Sơ đồ cấu tạo của cảm biến flux – gate......................................... 29
Hình 1.25. Cảm biến từ trường dựa trên hiệu ứng từ - điện ........................... 31
Hình 2.1. Cấu trúc sandwich của vật liệu tổ hợp từ - điện
FeNiBSi/PZT/FeNiBSi và ảnh chụp sau khi chế tạo ...................................... 33
Hình 2.2. Sơ đồ minh họa hệ đo hiệu ứng từ - điện........................................ 34
Hình 3.1. Hệ số từ điện phụ thuộc vào tần số của dòng xoay chiều đo theo
phương song song của vật liệu băng từ FeNiBSi............................................ 36
Hình 3.2. Hệ số từ điện phụ thuộc vào từ trường một chiều đối với các mẫu
hình chữ nhật có chiều dài L = 15 mm và chiều rộng W thay đổi từ 1 đến 15
mm. Từ trường đặt dọc theo chiều dài (L). Phép đo được thực hiện tại tần số
cộng hưởng tương ứng. ................................................................................... 37
Hình 3.3. Hệ số từ - điện tại từ trường 2.5 Oe đo trên các mẫu có tỉ số kích
thước khác nhau .............................................................................................. 38


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài

1


Sự phát hiện ra hiệu ứng từ - điện của một số vật liệu cùng với khả năng
ứng dụng rộng rãi hiệu ứng này trong nhiều lĩnh vực là một bước đánh dấu
đặc biệt sự phát triển của khoa hoc công nghệ, đã mở ra một hướng nghiên
cứu mới thu hút nhiều sự quan tâm của các nhóm nghiên cứu trong và ngoài
nước trong những năm gần đây. Hiệu ứng từ - điện là hiệu ứng vật liệu bị

phân cực điện (PE) dưới tác dụng của từ trường ngoài (H) hay ngược lại, vật
liệu bị từ hóa dưới tác dụng của điện trường ngoài. Hiệu ứng từ - điện thường
được quan sát thấy trên các vật liệu đa pha (multiferroic), trong đó có sự tồn
tại đồng thời cả hai pha sắt từ và sắt điện trên cùng một vật liệu.
Trong số các vật liệu từ - điện đang được nghiên cứu và ứng dụng phải
kể đến vật liệu tổ hợp gồm hai pha từ giảo và áp điện. Nếu đặt vật liệu trong
từ trường, pha từ giảo sẽ bị biến dạng cưỡng bức, sinh ra một ứng suất cơ học
tác động lên pha áp điện làm pha áp điện bị phân cực điện cảm ứng và làm
xuất hiện trên bề mặt của pha áp điện những điện tích trái dấu. Nếu nối với
mạch ngoài, ở lối ra ta sẽ thu được một hiệu điện thế VME. Sự chuyển hoá qua
lại giữa năng lượng từ và năng lượng điện hay ngược lại đã mở ra nhiều khả
năng ứng dụng trong các lĩnh vực như chế tạo các bộ chuyển đổi năng lượng,
bộ truyền chuyển động, máy phát điện, đầu dò, sensơ đo từ trường ứng dụng
trong trong y - sinh học, quân sự,…
Tuỳ theo từng mục đích ứng dụng mà yêu cầu đặt ra đối với vật liệu tổ
hợp từ - điện rất khác nhau. Sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ
đòi hỏi các thiết bị và linh kiện điện tử ngày càng được chế tạo thu nhỏ và
tinh vi hơn. Các nghiên cứu trong những năm gần đây chủ yếu tập trung vào
việc tìm ra vật liệu có hiệu ứng từ - điện lớn, rất nhạy với sự thay đổi nhỏ của
từ trường ngoài. Phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp chủ yếu hiện nay là

2


phương pháp kết dính, dạng tấm bằng cách kẹp giữa theo kiểu Sandwich tấm
áp điện PZT và các băng mỏng từ giảo.
Với các lý do trên, khóa luận đã lựa chọn vật liệu multiferroic dạng tấm
có hiệu ứng từ - điện cho độ nhạy cảm biến cao trong vùng từ trường yếu.
Khóa luận có tên là: Khảo sát hiệu ứng từ điện trên vật liệu tổ hợp từ
giảo/áp điện.

2. Mục tiêu của khóa luận
- Nghiên cứu hiệu ứng từ - điện trên vật liệu tổ hợp từ giảo/áp điện.
Trong đó vật liệu từ giảo là băng từ FeNiBSi. Áp điện là vật liệu PZT.
- Đề xuất một số ứng dụng.
3. Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu
- Vật liệu tổ hợp có hiệu ứng từ giảo/áp điện.
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Chế tạo vật liệu tổ hợp từ điện.
- Khảo sát hiệu ứng từ - điện.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Đọc tài liệu và tra cứu.
- Thực nghiệm.
6. Đóng góp của khóa luận
- Sự phụ thuộc của hiệu ứng từ - điện vào từ trường một chiều.
- Tài liệu tham khảo cho các sinh viên và người nghiên cứu.
7. Nội dung của khóa luận: 3 chương
Chương 1. Tổng quan
Chương 2. Các phương pháp thực nghiệm
Chương 3. Kết quả và thảo luận
Kết luận

3


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về tính chất từ của vật rắn
Trong hệ SI thì véc tơ cảm ứng từ của vật liệu ( ) khi chịu tác dụng của
từ trường ngoài ( ) được biểu diễn bằng công thức [1]:
(1.1)

Trong đó:

là vec tơ cảm ứng từ
-7

μ0 là độ từ thẩm của chân không (= 4π.10 H/m)
là vec tơ cường độ từ trường ngoài
là vec tơ từ độ của vật liệu
Để đặc trưng cho mức độ từ hóa của vật liệu, người ta dựa vào dấu và độ
lớn của độ cảm từ (χ) và sự phụ thuộc vào nhiệt độ của nó. Đại lượng độ cảm
từ χ được định nghĩa là [1]:
(1.2)
Về cơ bản thì độ cảm từ phụ thuộc vào cường độ từ trường ngoài và
nhiệt độ χ = χ(T, H).
1.1.1. Tính thuận từ
-5
-3
Là vật từ có   0 , giá trị nhỏ (cỡ 10 - 10 ).  phụ thuộc vào nhiệt
độ,

4


sự phụ thuộc này tuân theo định luật Curie:  
số
T
Curie, T là nhiệt độ tuyệt đối)

-1

C

, (Trong đó: C là hằng

Hình 1.1. Sự phụ thuộc của χ vào nhiệt độ

5


Thuận từ là những chất có từ tính yếu (trong ngành từ học xếp vào
nhóm phi từ, có nghĩa là chất không có từ tính). Tính chất thuận từ thể hiện ở
khả năng hưởng ứng thuận theo từ trường ngoài, có nghĩa là các chất này có
mômen từ nguyên tử (nhưng giá trị nhỏ), khi có tác dụng của từ trường ngoài,
các mômen từ này sẽ bị quay theo từ trường ngoài, làm cho cảm ứng từ tổng
cộng trong chất tăng lên. Khi chưa có từ trường ngoài, do chuyển động nhiệt,
các mômen nguyên tử sắp xếp hỗn loạn, không có phương ưu tiên (hình 1.2a).
Vì vậy, mômen từ tổng hợp của toàn vật thuận từ bằng không và vật không có
từ tính. Khi có từ trường ngoài, các mômen từ nguyên tử có xu hướng sắp xếp
theo hướng từ trường đó là chiều ưu tiên (hình 1.2b). Do đó toàn bộ vật thuận
từ có mômen từ khác không, mômen từ tổng hợp sẽ cùng chiều với từ trường
ngoài. Đây là hiệu ứng thuận từ.

(a)

(b)

Hình 1.2. Sự sắp xếp các moomen từ nguyên tử: Khi chưa có từ trường ngoài
tác dụng (a); khi có từ trường ngoài tác dụng (b).
Thuận từ được xếp vào nhóm các chất phi từ, hoặc nhóm không có trật
tự từ. Độ từ thẩm của các chất thuận từ là lớn hơn 1 nhưng xấp xỉ 1 (chỉ chênh

−6

lệch cỡ 10 ). Từ tính yếu của thuận từ do hai yếu tố đem lại:
- Mômen từ nguyên tử.


- Các mômen từ nguyên tử này nhỏ và hoàn toàn không tương tác với
nhau.
Một số chất thuận từ:
+ Các nguyên tử, phân tử sai hỏng mạng có số điện tử lẻ: Na tự do, ôxit


nitơ dạng khí (NO)…
+ Các nguyên tử tự do với lớp vỏ không đầy: các nguyên tố chuyển
tiếp, các nguyên tố nhóm Uran…
+ Các kim loại: thuộc nhóm 3d (nhóm sắt): Cr, Mn, Co…; nhóm kim
loại thuộc nhóm 4f (nhóm đất hiếm): Sm, Pm, Pr…
Các chất thuận từ điển hình là: ôxi, nhôm...
1.1.2. Tính nghịch từ
Vật liệu từ ở trạng thái nghịch từ là vật liệu từ có
-5

cảm), độ lớn nhỏ (cỡ 10 ), ít phụ thuộc vào nhiệt độ.

a)

  0 (χ là độ
từ

b)

Hình 1.3. (a) Mô hình sắp xếp mômen từ nguyên tử,
(b) Sự phụ thuộc của  1 vào nhiệt độ.


Các chất nghịch từ là các chất không có mômen từ. Một cách gần đúng,
coi rằng trong các chất nghịch từ có nguyên tử mà trong đó mặt phẳng quỹ
đạo của các electron song song với nhau và quỹ đạo của chúng giống nhau.
Trên các quỹ đạo ấy, các electron đều chuyển động cùng vận tốc nhưng
ngược chiều nhau và do đó làm mômen từ quỹ đạo của chúng luôn trực đối
nhau. Do đó tổng mômen từ quỹ đạo luôn bằng không. Tính chất nghịch từ sẽ
thể hiện rõ chủ yếu ở những chất mà khi chưa đặt trong từ trường ngoài
mômen từ của nguyên tử hoặc phân tử bằng không nghĩa là tổng vectơ của
mômen từ của tất cả các nguyên tử hay phân tử bằng không.
Dựa trên cơ sở lý thuyết đã chứng minh rằng các mômen từ riêng
(mômen spin) của electron cũng luôn ngược chiều nhau, nên tổng mômen từ
riêng bằng không. Do vậy mômen từ nguyên tử của electron (gồm mômen từ
quỹ đạo và mômen từ spin) bằng không. Khi đặt vào trong từ trường ngoài,
các electron đều có mômen từ cảm ứng cùng chiều nhau và ngược chiều với
từ trường ngoài. Kết quả là mômen từ của mỗi nguyên tử khác không làm
toàn bộ chất nghịch từ có mômen từ khác không và ngược chiều từ trường
ngoài.
Hiện tượng nghịch từ xuất hiện ở tất cả các vật nhưng thường bị che
lấp bởi các hiệu ứng khác chiếm ưu thế hơn (như hiện tượng thuận từ, sắt
từ…). Hiện tượng nghịch từ thể hiện rõ ở những chất mà mômen từ tổng cộng
của chúng bằng không. Ví dụ: khí trơ, hợp chất hữu cơ, một số kim loại: Cu,
Zn, Au, Ag…
Vật liệu nghịch từ lý tưởng là vật liệu siêu dẫn (là vật mà ở dưới nhiệt

độ, điện trở của vật bằng không) vì nó có   0
và

   , lớn gấp nhiều lần
1
4

so với các chất nghịch từ khác. Do đó độ thẩm điện môi của môi trường μ < 1,
độ từ cảm χ < 0.


Các chất ở nhóm này là các khí hiếm như: I, He, Ne, Ar, Kr,...và các
ion có các lớp electron giống khí hiếm. Nhiều kim loại như: Bi, Zn, Ag, Cu,
Pb, và không kim loại như C, NaCl, SiO2, S, H2O.
1.1.3. Tính sắt từ
Chất sắt từ được biết đến là chất có từ tính mạnh, tức khả năng cảm
ứng dưới từ trường ngoài mạnh.


Là vật liệu có   0 , có giá trị lớn (cỡ hàng vạn, có một vài chất sắt
từ
chế tạo đặc biệt có thể lên tới hàng triệu).
Vật liệu sắt từ được định nghĩa là vật liệu có từ độ tự phát, từ độ này ổn
định theo thời gian và có thể có hiện tượng trễ dưới tác động của từ trường
ngoài. Véc tơ từ độ được định nghĩa là tổng tất cả các mômen từ (mômen từ
tự phát và mômen từ cảm ứng) của vật liệu trong một đơn vị thể tích. Bản
chất của mômen từ có nguồn gốc từ các chuyển động của điện tử trong các
nguyên tử. Về cơ bản có thể chia thành ba loại chính bao gồm:
- Mômen từ do sự chuyển động của điện tử xung quanh hạt nhân.
Chuyển động của điện tử xung quanh hạt nhân này gây ra một mômen từ

vuông góc với mặt phẳng chuyển động của điện tử.
- Mômen từ do sự tự quay của điện tử. Giá trị của mômen từ ở lúc này
được xác định thông qua đại lượng magneton Bohr μB.
- Mômen từ do sự thay đổi của các orbital dưới tác dụng của từ trường
ngoài.
Chất sắt từ là các chất có mômen từ nguyên tử. Nhưng nó khác biệt so
với các chất thuận từ ở chỗ các mômen từ này lớn hơn và có khả năng tương
tác với nhau (tương tác trao đổi sắt từ). Bản chất tương tác trao đổi là tương
tác tĩnh điện đặc biệt. Tương tác này dẫn đến việc hình thành trong lòng vật
liệu các vùng (gọi là đômen từ) mà trong mỗi đômen này các mômen từ sắp
xếp hoàn toàn song song nhau tạo thành từ độ tự phát của vật liệu (có nghĩa là


độ từ hoá tồn tại ngay cả khi không có từ trường). Nếu không có từ trường, do
năng lượng nhiệt làm cho các mômen từ các đômen trong toàn khối sẽ sắp
xếp hỗn độn do vậy tổng độ từ hoá của toàn khối vẫn bằng 0.
Nếu ta đặt từ trường ngoài vào vật liệu sẽ có 2 hiện tượng xảy ra như


sau:
- Sự lớn dần của các đômen có mômen từ theo phương từ trường.
- Sự quay của các đômen từ theo hướng từ trường.
Khi tăng dần từ trường đến mức đủ lớn ta có hiện tượng bão hoà từ, lúc
đó tất cả các mômen từ sẽ sắp xếp song song với nhau theo chiều của từ
trường tác dụng và trong vật liệu chỉ có một đomen duy nhất. Nếu ta ngắt từ
trường, các mômen từ lại có xu hướng trở về với hướng ban đầu và lại tạo
thành các đômen. Tuy nhiên các đômen này vẫn còn tương tác với nhau do
vậy tổng mômen từ trong toàn khối không thể bằng 0 mà bằng một giá trị
khác 0 gọi là độ từ dư (remanent magnetiration). Điều này tạo thành hiện
tượng trễ của vật liệu.

Nếu muốn khử hoàn toàn mômen từ của vật liệu, ta cần đặt một từ
trường ngược sao cho mômen từ hoàn toàn bằng 0, gọi là lực kháng từ
(coercivity hay coercivity field). Đường cong từ hoá (sự phụ thuộc của từ độ
vào từ tường ngoài) của chất sắt từ khác với chất thuận từ ở chỗ nó có đường
cong phi tuyến tính (chất thuận từ là đường cong tuyến tính) và đạt tới bão
hoà khi đường cong đủ lớn. Đường cong từ trễ là đặc trưng quan trọng nhất
của vật liệu sắt từ.
Về cơ bản đường cong từ trễ của các vật liệu sắt từ có dạng như hình 1.4.
Khi tất cả các đômen trong vật liệu quay theo hướng từ trường ngoài thì
vật liệu đạt trạng thái từ hóa bão hòa và từ độ bão hòa được ký hiệu là MS.
Khi vật liệu bị từ hóa và từ trường giảm về không thì vật liệu vẫn còn tồn tại
một giá trị từ độ gọi là từ dư Mr. Giá trị Mr/MS còn thể hiện thông tin về tính


chất dị hướng từ tinh thể của vật liệu. Muốn khử từ hoàn toàn vật liệu thì cần
phải tác dụng một từ trường ngược chiều từ trường ban đầu và có giá trị Hc và
được gọi là lực kháng từ. Giá trị của lực kháng từ cho biết thông tin về tính
chất từ của vật liệu (từ cứng hay từ mềm) và cấu trúc từ của vật liệu.

Hình 1.4. Đường cong từ trễ của vật liệu sắt từ.
Trong lĩnh vực ứng dụng thực tế người ta phân biệt vật liệu từ thành vật
liệu từ cứng, vật liệu từ mềm, vật liệu ghi từ. Chúng khác biệt nhau ở khả
năng tồn giữ từ tính sau khi được từ hoá. Trong các vật liệu từ cứng thì từ dư
và lực kháng từ lớn hơn so với vật liệu từ mềm và do đó năng lượng cần thiết
để triệt tiêu tính chất từ của vật liệu từ cứng cũng lớn hơn so với vật liệu từ
mềm. Do các tính chất khác nhau này thì vật liệu từ cứng thường được sử
dụng để chế tạo các nam châm vĩnh cửu.
Ngoài đường cong từ trễ ra thì chất sắt từ có đặc trưng là nhiệt độ Curie
Tc. Nhiệt độ Curie là nhiệt độ tại đó chất bị mất trật tự và khi T>T c chất trở
thành chất thuận từ, T

nhiệt độ chuyển pha sắt từ - thuận từ. Tc là một thông số đặt trưng cho chất.


Ví dụ một số chất có nhiệt độ Curie như dưới đây: Fe: 1043K; Co:
1388K; Ni: 627K; Gd: 292.5K.

Hình 1.5. Biến đổi của momen từ tại nhiệt độ Curie sắt từ
1.1.4. Tính phản sắt từ
Vật liệu phản sắt từ là nhóm các vật liệu từ có trật tự từ mà trong cấu
trúc gồm có hai phân mạng từ đối song song và cân bằng nhau về mặt giá trị.
-4

Là vật liệu từ có   0 , giá trị không lớn lắm (cỡ 10 đến 1), có từ
tính