基于巨磁電阻效應(yīng)的自旋閥傳感器研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)(IOT)技術(shù)的不斷發(fā)展,巨磁電阻(GMR)傳感器作為一種非接入式探測(cè)電流的重要元器件,在要求更高的自動(dòng)保護(hù)功能和更高級(jí)的智能控制技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用?；谧孕y效應(yīng)的傳感器具有小體積、高靈敏度、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和良好的線性度等優(yōu)點(diǎn),使得其備受研究人員的關(guān)注。為實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定及一致性的自旋閥傳感單元,傳感單元的各層薄膜最好一次鍍制完成,但由于傳感單元線性化處理的要求,使得自旋閥傳感單元一次鍍制并不易實(shí)現(xiàn)。因此,本論文主要圍繞該難點(diǎn),

2、從自旋閥單元結(jié)構(gòu)入手,實(shí)現(xiàn)線性化自旋閥傳感單元一次鍍制完成,在此基礎(chǔ)上開展傳感器工藝設(shè)計(jì)及性能研究的。
　　論文以一次鍍制實(shí)現(xiàn)自旋閥單元自由層和被釘扎層磁矩相互垂直,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自旋閥傳感單元線性化為研究核心,首先提出了以Si/Cu/IrMn/NiFe/IrMn/Cu/NiFe多層膜實(shí)現(xiàn)90度自偏置的復(fù)合自由層結(jié)構(gòu),通過對(duì)各層薄膜的厚度、濺射氣壓、功率的優(yōu)化,找到了復(fù)合自由層與釘扎層一次制備且相互垂直的最佳工藝條件,在此基礎(chǔ)上,制備了

3、復(fù)合自由層/隔離層/被釘扎層/釘扎層整體結(jié)構(gòu)的自旋閥,經(jīng)測(cè)試,獲得良好的線性性能。其次,通過研究復(fù)合自由層及隔離層中Cu層厚度對(duì)自旋閥偏置點(diǎn)的影響,以及以人工反鐵磁層代替常規(guī)釘扎層結(jié)構(gòu),減弱釘扎層對(duì)自由層磁矩的耦合作用,減小了自旋閥傳感器的非零偏置,滿足應(yīng)用的要求。最后,采用光刻技術(shù)設(shè)計(jì)加工了惠斯通電橋自旋閥磁阻傳感器,經(jīng)過流片得到自旋閥傳感器樣品,實(shí)現(xiàn)對(duì)63-103Oe磁場(chǎng)的線性測(cè)量。測(cè)量的結(jié)果顯示,傳感器有良好的線性度和0.45mV