電場調控磁阻傳感器的微磁學仿真與實驗研究.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用上占有主導地位。本論文從理論、仿真和實驗的角度研究了基于應力機制的電場對磁電阻傳感器的性能的調控作用。
　　本文首先從理論上論述了壓電材料和磁致伸縮材料復合的多鐵異質結中電場對單軸磁各向異性能的調控，然后從能量的角度論述了AMR傳感器的設計原理以及其傳感性能與各向異性能的關系，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計原理。發(fā)現(xiàn)

2、，電場在應力機制下可以線性地調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。從理論上分析并預測了電場對磁傳感器的線性范圍以及靈敏度可能具有調控作用。
　　為了驗證理論分析和預測的結果，使用微磁學仿真軟件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下自旋閥單元進行磁動力學仿真分析，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控；
　　在仿真計算的啟發(fā)下，開展了電場對AMR傳感器調控的實驗研究工作，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結構的磁性調控機制為應力機制。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結構AMR傳感