增進巨磁阻感測元件在微磁場下靈敏度之研究

Improvement of sensitivity of giant magnetoresistance sensor under small magnetic field

洪惠君

指導教授 ： 衛榮漢

國立清華大學/工學院/動力機械工程學系/碩士(2011年)

摘要

編譯器為精密定位之重要零組件，隨著精密量測技術的發展，一直朝高精密度之需求邁進。其中，磁性感測元件目前廣泛應用在線性移動系統與角度定位系統上。而本研究結合微機電製程技術及巨磁阻效應並以惠斯同電橋為電路架構，設計製作一巨磁阻感測元件。將此元件與線性滑軌以及磁性編譯器作整合，再配合外部控制電路，藉此達到精準控制線性位移的目的。
由於材料、膜厚、線寬等因素都會影響感測電性、磁性以及靈敏度等因此要測試找出最適合元件規格的最佳參數；嘗試透過改變自旋閥磁膜膜層結構、不同比例長寬比、線寬以及多層推疊的方式來改善磁電阻變化率，並且透過控制磁性退火處理方式，可達到高磁電阻變化率。
以IrMn為反鐵磁層材料的自旋閥透過磁性退火處理，磁電阻變化率可從2 %大幅提升到4 %。自由層的翻轉場值近零磁場區段受到間隔層的厚度影響，代表感測元件可以應用在微磁場下，而長寬比比例1:6與1:12對於自由層翻轉場值影響差異小;較大的磁膜線寬可提升磁電阻變化率，線寬8 μm約在6~7 %，而10 μm可達8 %左右。
不同的磁性退火條件影響著膜層成長的品質。線寬10 μm、長寬比比例為1:6的蛇紋形磁膜之感測元件，在外加磁場2k Oe下，以320°C的溫度施加兩小時後，可以得到約8.6 %的磁電阻變化率，將此元件在線性移動平台上測試，以自旋閥結構可以製作出輸出訊號高達90 mV的感測器。

關鍵字

巨磁阻 ； 多層堆疊

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Multi-layer ； GMR

參考文獻

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