A. P. Nosov, I. V. Gribov , N. A. Moskvina, A. V. Druzhinin, S. S. Dubinin, V. V. Izyurov, K. A. Merentsova, M. S. Artemiev
LOW-FREQUENCY RESONANCE IN LAMINATED FeGa-FeCoGa/METGLAS/PZT STRUCTURES
DOI: 10.17804/2410-9908.2021.5.015-023 The paper studies the influence of the composition of a thin-film composite magnetostrictive ferromagnet on the magnetoelectric effect (ME) in ferromagnet/piezoelectric/ferromagnet laminated trilayers at resonant frequencies. The PZT material was used in the piezoelectric layer. The graded composite magnetostrictive ferromagnet with a thickness gradient of the magnetostriction coefficient was obtained by pulsed laser deposition of thin Fe0.72Ga0.28 or Fe0.62Co0.19Ga0.19 films on the surface of Metglas-type 440A amorphous ribbons. The ME was investigated at resonant frequencies of 3 and 9.32 kHz. It is shown that the maximum ME value increases with frequency. The deposition of magnetostrictive thin films decreases the maximum ME value, but increases the Q-factor. The results can be useful for developing sensors of static and low-frequency magnetic fields for magnetic nondestructive testing applications under resonant excitation conditions.
Acknowledgement: The research was carried out under the state assignment from the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (theme Function, No. AAAA-A19-119012990095-0). The scientific equipment installed at the Testing Center of Nanotechnology and Advanced Materials collaborative access center (IMP UB RAS) was used in the study. Keywords: magnetic field sensor, resonance, amorphous alloy, thin films, magnetoelectric effect, magnetic nondestructive testing References:
- Srinivasan G. Magnetoelectric composites. Annual Review of Materials Research, 2010, vol. 40, pp. 153–178. DOI: 10.1146/annurev-matsci-070909-104459.
- Tech. Bulletin ref. 2605SA106192009, Metglas Inc., Conway, SC, 2009.
- Petrov V.M. and Srinivasan G. Enhancement of magnetoelectric coupling in functionally graded ferroelectric and ferromagnetic bilayers. Phys. Rev. B, 2008, vol. 78, 184421 (8 p.). DOI: 10.1103/PhysRevB.78.184421.
- Nosov A.P., Gribov I.V., Moskvina N.A., Druzhinin A.V., Osotov V.I., Loginov B.A. Magnetoelectric effect in laminate structures with composite magnetostrictive layers based on amorphous tape/thin film Fe-Co-Ga structures. Mezhdunarodnyi Zhurnal Prikladnykh i Fundamentalnykh Issledovaniy, 2016, No. 4, pp. 880–883. (In Russian).
- Petrie J.R., Fine J., Mandal S., Sreenivasulu G., Srinivasan G. Enhanced sensitivity of magnetoelectric sensors by tuning the resonant frequency. Appl. Phys. Lett., 2011, vol. 99, 043504 (3 p.). DOI: 10.1063/1.3617428.
- Available at: http://www.gammamet.ru/index.php/ru/informatsiya
- Jen S.U., Tsai T.L., Kuo P.C., Chi W.L., and Cheng W.C. Magnetostrictive and structural properties of FeCoGa films. J. Appl. Phys., 2010, vol. 107, 013914 (4 p.). DOI: 10.1063/1.3284962.
А. П. Носов, И. В. Грибов, Н. А. Москвина, А. В. Дружинин, С. С. Дубинин, В. В. Изюров, К. А. Меренцова, М. С. Артемьев
НИЗКОЧАСТОТНЫЙ РЕЗОНАНС В ЛАМИНАТНЫХ СТРУКТУРАХ FeGa-FeCoGa–АМОРФНАЯ ЛЕНТА–PZT
Исследовано влияние состава тонкопленочного композитного магнитострикционного ферромагнетика на магнитоэлектрический эффект (МЭ) на резонансных частотах трехслойных ламинатных структур типа ферромагнетик–пьезоэлектрик–ферромагнетик. В качестве пьезоэлектрика использованы пластины пьезокерамики PZT. Композитный магнитострикционный ферромагнетик с градиентом коэффициента магнитострикции по толщине слоев получали импульсным лазерным осаждением тонких пленок составов Fe0,72Ga0,28 или Fe0,62Co0,19Ga0,19 на поверхность аморфных лент 440А типа «Метглас». Представлены результаты экспериментальных исследований МЭ на частотах резонансного возбуждения 3 и 9,32 кГц. Показано, что максимальная величина МЭ растет с частотой. При этом нанесение магнитострикционных пленок уменьшает величину эффекта, но увеличивает добротность. Результаты могут представлять интерес при создании резонансных датчиков статических и низкочастотных магнитных полей для неразрушающего контроля.
Благодарность: Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России (тема «Функция», № АААА-А19-119012990095-0).
Работа выполнена с использованием оборудования ЦКП «Испытательный центр нанотехнологий и перспективных материалов» ИФМ УрО РАН. Ключевые слова: датчик магнитного поля, резонанс, аморфный сплав, тонкие пленки, магнитоэлектрический эффект, магнитный неразрушающий контроль Библиография:
- Srinivasan G. Magnetoelectric composites // Annual Review of Materials Research. – 2010. – Vol. 40. – P. 153–178. – DOI: 10.1146/annurev-matsci-070909-104459.
- Tech. Bulletin ref. 2605SA106192009. – Metglas Inc., Conway, SC, 2009.
- Petrov V. M. and Srinivasan G. Enhancement of magnetoelectric coupling in functionally graded ferroelectric and ferromagnetic bilayers // Phys. Rev. B. – 2008. – Vol. 78. – P. 184421. – DOI: 10.1103/PhysRevB.78.184421.
- Носов А. П., Грибов И. В., Москвина Н. А., Дружинин А. В., Осотов В. И., Логинов Б. А. Магнитоэлектрический эффект в ламинатных структурах с композитными магнитострикционными слоями на основе структур аморфная лента/тонкая пленка Fe-Co-Ga // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 4. – C. 880–883.
- Enhanced sensitivity of magnetoelectric sensors by tuning the resonant frequency / J. R. Petrie, J. Fine, S. Mandal, G. Sreenivasulu, G. Srinivasan // Appl. Phys. Lett. – 2011. – Vol. 99. – P. 043504. – DOI: 10.1063/1.3617428.
- URL: http://www.gammamet.ru/index.php/ru/informatsiya
- Magnetostrictive and structural properties of FeCoGa films / S. U. Jen, T. L. Tsai, P. C. Kuo, W. L. Chi, and W. C. Cheng // J. Appl. Phys. – 2010. – Vol. 107. – P. 013914. – DOI: 10.1063/1.3284962.
Библиографическая ссылка на статью
Low-Frequency Resonance in Laminated Fega-Fecoga/metglas/pzt Structures / A. P. Nosov, I. V. Gribov, N. A. Moskvina, A. V. Druzhinin, S. S. Dubinin, V. V. Izyurov, K. A. Merentsova, M. S. Artemiev // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2021. - Iss. 5. - P. 15-23. - DOI: 10.17804/2410-9908.2021.5.015-023. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2021-5/2021-5_334.html (accessed: 21.12.2024).
|
