基于自旋閥巨磁電阻材料的位移傳感器的設(shè)計與制備.pdf

1、巨磁電阻傳感器與其他類型傳感器相比，具有靈敏度高、功耗小、成本低等優(yōu)點，尤其可以有效檢測微弱磁場的存在和變化，給工業(yè)設(shè)備自動控制、商標(biāo)檢測、精密測量技術(shù)等領(lǐng)域帶來嶄新的變革。
　　本文以二次陽極氧化鋁（AAO）為模板，采用單槽控電位電沉積法制備了FeMn合金納米線，在此基礎(chǔ)上，采用雙槽控電位電沉積法制備了NiFe/Cu/NiFe/FeMn自旋閥多層納米線陣列。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線能譜分析儀

2、（EDS）對納米線的微觀形貌和組成成分進(jìn)行了表征，利用物理性能測試系統(tǒng)（PPMS）測試了納米線的巨磁電阻，并以NiFe/Cu/NiFe/FeMn自旋閥多層納米線、NiFe/Cu/Co/Cu多層膜和NiFe/Cu/Co/Cu多層納米線為芯片，設(shè)計并制備了巨磁電阻位移傳感器，對其性能進(jìn)行了研究。
　　SEM下觀察到FeMn合金納米線和NiFe/Cu/NiFe/FeMn自旋閥多層納米線排列整齊、分布均勻、長徑均一，直徑約為80nm。TE

3、M下可觀察到清晰的層狀結(jié)構(gòu)。XRD測試表明，F(xiàn)eMn合金納米線在面心立方（111）晶面擇優(yōu)生長。EDS測試表明FeMn合金納米線組成為Fe50Mn50。
　　非磁性層厚度、NiFe自由層厚度和NiFe被釘扎層厚度和FeMn被釘扎層厚度對自旋閥多層納米線巨磁電阻效應(yīng)影響較大。隨著非磁性層（Cu層）厚度的增加，自旋閥多層納米線的巨磁電阻值先增大后減小，當(dāng)Cu層厚度為3nm時，巨磁電阻性能達(dá)到最佳；隨著NiFe自由層厚度的增加，自旋閥多

4、層納米線巨磁電阻值先增大后減小，當(dāng)NiFe自由層厚度為5nm時，巨磁電阻性能達(dá)到最佳；NiFe被釘扎層厚度為7nm時，巨磁電阻性能達(dá)到最佳。
　　搭建了巨磁電阻位移傳感器實驗平臺，確定了測試條件和手段，考察了不同巨磁電阻材料的傳感器芯片對巨磁電阻位移傳感器性能的影響。NiFe/Cu/Co/Cu多層納米線作為傳感器芯片時，巨磁電阻位移傳感器性能最佳。三種傳感器芯片在不同環(huán)境溫度下，傳感器性能變化不大，具有良好的溫度穩(wěn)定性，低溫環(huán)境更