電場調(diào)控磁阻傳感器的微磁學(xué)仿真與實驗研究.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、磁場測量、磁性隨機存儲器等應(yīng)用上占有主導(dǎo)地位。本論文從理論、仿真和實驗的角度研究了基于應(yīng)力機制的電場對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)中電場對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電阻的理論計算方法以及惠斯通電橋型傳感器的設(shè)計原理。發(fā)現(xiàn)

2、，電場在應(yīng)力機制下可以線性地調(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)測了電場對磁傳感器的線性范圍以及靈敏度可能具有調(diào)控作用。
　　為了驗證理論分析和預(yù)測的結(jié)果，使用微磁學(xué)仿真軟件OOMMF和矩陣計算軟件Matlab建立了自旋閥GMR惠斯通電橋型傳感器的仿真模型，并分析了電場對其傳感特性的影響。對不同等效各向異性常數(shù)下自旋閥單元進行磁動力學(xué)仿真分析，通過M

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