基于交换偏置的各向异性磁电阻效应研究

发布时间：2024-02-20 07:59

　　随着信息时代的快速发展,磁场传感器作为在信息的探测、转换过程中起到至关重要的电子器件,吸引着科学界的广泛关注。在各类磁场传感器中,各向异性磁电阻(Anisotropic magnetoresistance,简称AMR)传感器因为其应用磁场低、制备工艺简单以及制备成本低廉且易于集成化等优点,具有着较好的市场,成为了科学界的研究热门。本文主要研究了基于铁磁(FM)/反铁磁(AFM)结构制备的AMR线性传感器。AMR线性传感器广泛用于导航定位、车辆检测、矿藏探测等领域,而对于实现AMR线性传感器的线性探测功能,实现磁性薄膜的45°自偏置是其核心要求。传统的AMR线性传感器的制作方法往往体系结构复杂、不易于集成化、制作成本较高,因此针对这些问题,本论文将FM/AFM交换偏置薄膜结构引入到线性AMR传感器的制作中,利用交换偏置薄膜的单向各向异性场与形状各向异性场的竞争,实现磁性传感薄膜磁矩的45°偏转的调制,并最终实现了AMR线性传感器的制备。具体研究工作如下:首先,基于Stoner-Wohlfarth连续旋转模型,本文对FM/AFM双层膜结构建立了单畴模型进行仿真,统计了该结构内部所有影响磁矩...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 AMR线性传感器的应用
    1.3 AMR线性传感器的研究现状与发展趋势
    1.4 交换偏置效应
        1.4.1 交换偏置效应原理
        1.4.2 交换偏置场的影响因素
    1.5 AMR效应
    1.6 本文的主要研究内容
第二章 AMR线性传感器的原理及制备测试方法
    2.1 基于交换偏置结构的AMR线性传感器原理
        2.1.1 FM/AFM双层膜结构偏置原理
        2.1.2 惠斯通电桥原理
    2.2 AMR线性传感器的制备方法
        2.2.1 使用设备及其原理介绍
        2.2.2 制备流程
    2.3 AMR线性传感器的测试分析方法
        2.3.1 振动样品磁强计
        2.3.2 微探针台测试系统
    2.4 本章小结
第三章 FM/AFM双层膜结构的建模仿真
    3.1 FM/AFM双层膜结构的单畴模型
    3.2 磁矩方向的调控
        3.2.1 交换偏置场对磁矩方向的调控
        3.2.2 交换偏置场对AMR响应曲线和难轴磁滞回线的影响
        3.2.3 形状各向异性等效场对磁矩方向的调控
    3.3 惠斯通电桥结构的输出模拟
        3.3.1 传统Barber电极结构输出模拟
        3.3.2 FM/AFM双层膜结构输出模拟
    3.4 模拟磁滞回线和调节饱和场的功能
        3.4.1 模拟从不同角度测量磁滞回线
        3.4.2 模拟饱和磁场的调节
第四章 基于FM/AFM双层膜结构的AMR线性传感器制作
    4.1 交换偏置场对磁矩的调制效果研究
        4.1.1 交换偏置场大小的测量
        4.1.2 AMR响应曲线展示及结论分析
        4.1.3 线性度与灵敏度的定量比较
        4.1.4 交换偏置场调制磁矩的定性解释
    4.2 形状各向异性等效场对磁矩的调制效果研究
        4.2.1 AMR响应曲线展示及结论分析
        4.2.2 线性度与灵敏度的定量比较
        4.2.3 条宽对磁矩调制能力较大的定性解释
    4.3 惠斯通电桥结构的传感器制备与分析
    4.4 AMR线性传感器输出图形总结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3904073