The Enhanced Off-Diagonal Magneto-Impedance Effect in Cu/Ni80Fe20 Core-Shell Composite Wires Fabricated by Electrodeposition under Torsional Strain

The magneto-impedance effect (MI effect) has been investigated in metal core/soft magnetic shell composite wires fabricated by electrodeposition of $Ni_{80}Fe_{20}$ on Cu wire (diameter $190{\mu}m$). The diagonal impedances $Z_{zz}$ and $Z_{{\theta}{\theta}}$ in cylindrical coordinate showed strong MI effect for the magnetic field applied along z-axis, while the off-diagonal impedance $Z_{{\theta}z}$ showed very weak MI effect. We have tried to develop the Cu $core/Ni_{80}Fe_{20}$ shell composite wire having strong MI effect in off-diagonal impedance by electrodeposion under torsional strain. The core/shell composite wire electrodeposited under torsional angles above $270^{\circ}$ showed significantly enhanced MI effect in the off-diagonal impedance. The maximum MI effect was observed in the composite wire electrodeposited under torsional angle of $360^{\circ}$. The developed method to enhance off-diagonal MI effect is expected to increase the applicability of the core/shell composite wire to magnetic sensor material.

비틀림 스트레인 하에서 전기도금으로 만든 Cu 코어/Ni80Fe20 쉘 복합 와이어에서 비대각 자기임피던스(Off-diagonal Magneto-Impedance) 효과의 증대

직경 $190{\mu}m$ Cu 와이어에 $Ni_{80}Fe_{20}$ 연자성 물질을 전기도금법으로 증착하여 금속 코어/연자성 쉘 구조의 복합 와이어를 제작하고 이 와이어에서 자기임피던스 효과(MI 효과)를 연구하였다. 원통 좌표계에서 복합 와이어의 임피던스 텐서의 두 대각 성분 $Z_{{\theta}{\theta}}$와 $Z_{zz}$는 z 방향으로 가한 자기장에 대해 큰 MI 효과를 나타낸 반면, 비대각 임피던스 $Z_{{\theta}z}$의 MI 효과는 매우 약하게 나타났다. 비대각 자기임피던스 효과가 큰 복합 와이어를 만들기 위해 비틀림 스트레인 하에서 전기도금하는 방법을 시도하였다. Cu 와이어의 한쪽 끝을 약 $270^{\circ}$ 이상 회전한 상태에서 전기도금 된 복합 와이어는 뚜렷하게 증대된 비대각 MI 효과를 보였으며 $360^{\circ}$ 회전한 상태에서 도금 된 와이어에서 최대의 비대각 MI 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 비대각 MI 효과가 큰 복합와이어를 제작하는 방법을 개발한 것은 금속 코어/자성 쉘 복합 와이어의 자기센서 소재로써의 응용가능성을 높일 것으로 기대된다.