基于MgO磁性隧道结的磁敏传感器和SiC的自旋注入研究

发布时间：2024-05-10 05:12

　　MgO势垒磁性隧道结是自旋电子学的核心元器件之一,因其在室温下巨大的磁电阻效应得以应用于硬盘磁读头、磁随机存储器及磁传感器等器件,极大地促进了自旋电子学的发展。基于它的隧穿磁电阻传感器由于其高灵敏度、低噪声、低功耗等优势在汽车电子、工业测量、电子罗盘及生物检测方面均有非常好的应用前景。如何进一步提高传感器的灵敏度并降低噪声,是实现微弱磁场检测的关键。为此,我们对MgO势垒磁性隧道结传感器进行了较为系统的研究。此外,当今电子信息产业蓬勃发展的基础是半导体技术,然而半导体技术仅利用了电子的电荷属性,若能将电子的自旋属性也加以利用,无疑将给电子信息产业的发展带来深远影响,而成功实现对半导体的自旋注入是利用电子自旋属性的前提,因此,我们研究了利用电学方式向SiC材料的自旋注入。本文的主要研究成果如下:(1)在优化磁性隧道结传感器方面,我们采用磁各向异性场较小的软磁材料作为自由层来提升灵敏度,分别制备了基于CoFeSiB和NiFe复合自由层的磁性隧道结,其磁电阻值高达200%,进而利用二次退火的方式成功制备磁性隧道结传感器。在此基础上,通过比较不同材料的传感器,我们发现采用CoFeSiB复合自由...

【文章页数】：133 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1各向异性磁电阻传感器单畴模型示意图，其中L方向为易轴方向[45]

异性磁电阻传感器单畴模型示意图，其中L方向为易化间夹角，其中为易轴和电流方向间的夹得到电阻变化率随外磁场H的变化如式(1.5)所示：22222coscos2sin21xxxykkxykykRHRHHHHHHHH....

图1.2当电流方向和易轴夹角变化时，电阻变化率随外场的变化

2当电流方向和易轴夹角变化时，电阻变化率随外场的变用各向异性磁电阻效应制备磁电阻传感器的方案就变为如向的夹角保持在45，工业上常用的结构被称为巴贝电极首先，在铁磁金属上沉积一层高电导率的金属薄膜，然后属薄膜刻成与磁阻条呈45夹角的若干金属条，由于金属属，因此会将电流短路....

图1.3（a）巴贝电极结构的AMR传感器，其中a为金属条的宽度，b为电金

工业上常用的结构被称为巴贝电极结构[46]如图1.3所示。首先，在铁磁金属上沉积一层高电导率的金属薄膜，然后通过光刻的方式，将金属薄膜刻成与磁阻条呈45夹角的若干金属条，由于金属的电导率远大于铁磁金属，因此会将电流短路，其在铁磁金属中的走向将如图1.3（b）所示，从而实现....

图1.4KMZ10B型AMR传感器的全桥式构型及典型的输出曲线

吉林大学博士学位论文为maxminminMRRR/R100%，经微加工后，由于晶界及薄膜界的散射将使AMR值降至约2%[48]左右。此外，由于AMR值要和TMR，所以其在弱磁探测方面不如GMR和TMR传感器，但因本低、稳定性....

本文编号：3968743