電場(chǎng)調(diào)控磁阻傳感器的微磁學(xué)仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、薄膜磁阻傳感器由于其高靈敏度和分辨率在電子羅盤、磁場(chǎng)測(cè)量、磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器等應(yīng)用上占有主導(dǎo)地位。本論文從理論、仿真和實(shí)驗(yàn)的角度研究了基于應(yīng)力機(jī)制的電場(chǎng)對(duì)磁電阻傳感器的性能的調(diào)控作用。
　　本文首先從理論上論述了壓電材料和磁致伸縮材料復(fù)合的多鐵異質(zhì)結(jié)中電場(chǎng)對(duì)單軸磁各向異性能的調(diào)控，然后從能量的角度論述了AMR傳感器的設(shè)計(jì)原理以及其傳感性能與各向異性能的關(guān)系，最后論述了自旋閥GMR電阻的理論計(jì)算方法以及惠斯通電橋型傳感器的設(shè)計(jì)原理。發(fā)現(xiàn)

2、，電場(chǎng)在應(yīng)力機(jī)制下可以線性地調(diào)控磁性薄膜的單軸各向異性能，磁性薄膜的單軸各向異性能對(duì)AMR和GMR傳感器的性能起到了決定性的作用。從理論上分析并預(yù)測(cè)了電場(chǎng)對(duì)磁傳感器的線性范圍以及靈敏度可能具有調(diào)控作用。
　　為了驗(yàn)證理論分析和預(yù)測(cè)的結(jié)果，使用微磁學(xué)仿真軟件OOMMF和矩陣計(jì)算軟件Matlab建立了自旋閥GMR惠斯通電橋型傳感器的仿真模型，并分析了電場(chǎng)對(duì)其傳感特性的影響。對(duì)不同等效各向異性常數(shù)下自旋閥單元進(jìn)行磁動(dòng)力學(xué)仿真分析，通過M

3、atlab計(jì)算電橋傳感器的輸出特性曲線，發(fā)現(xiàn)通過施加電場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)磁傳感器的磁場(chǎng)線性測(cè)量范圍、靈敏度和線性度的調(diào)控；
　　在仿真計(jì)算的啟發(fā)下，開展了電場(chǎng)對(duì)AMR傳感器調(diào)控的實(shí)驗(yàn)研究工作，首先通過微電子工藝在壓電襯底PMN-PT上沉積了FeCoSiB薄膜，通過對(duì)壓電驗(yàn)證了電場(chǎng)對(duì)FeCoSiB/PMN-PT結(jié)構(gòu)的磁性調(diào)控機(jī)制為應(yīng)力機(jī)制。然后使用磁電阻自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)成功測(cè)試出了電場(chǎng)對(duì)FeCoSiB薄膜和Barber-pole結(jié)構(gòu)AMR傳感