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传感器与微系统（Transducerand MicrosystemTechnologies）
2017年第36卷第11期
DOI:10.13873/J.10009787 (2017)11-003203
偏置磁场对自旋阀传感器性能的影响研究
李健平，孙字澄，童杰，王辉，黄巍，何宁发（1.广东科学技术职业学院机械与电子工程学院，广东珠海519090；
2.四川大学材料科学与工程学院，四川成都610065）
摘要：通过测试自旋阀传感器在沿垂直于敏感轴方向施加偏置磁场条件下的磁场响应曲线，研究了偏置磁场对自旋阀传感器磁滞、非线性度和灵敏度等性能参数的影响。实验结果表明：随着偏置磁场的增加，自旋阀传感器的磁滞、非线性度和灵敏度均减小，并且灵敏度与偏置磁场大小成反比关系。研究结果可为自旋阀传感器的应用提供理论支撑。
关键词：自旋阀传感器；偏置磁场；磁滞；灵敏度
中图分类号：TP212.9
文献标识码：A
文章编号：1000-9787（2017)11-0032-03
Research on effects of biasmagneticfield on performance of
spin-valvesensor*
LI Jian-ping', SUN Yu-cheng",TONG Jie',WANG Hui',HUANG Wei”,HE Ning-fa
(1. College of Electrical Engineering and Mechanical,Guangdong Polytechnic of Science and Technology,Zhuhai 519090,China:
2. College of Material Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China)
Abstract: Effects of perpendicular bias magnetic fields on hysteresis, non-linearity and sensitivity of spin-valve sensors are investigated by testing the magnetic response ( MR) curves while perpendicularly apply bias magnetic field to sensitive axis. It is found that the hysteresis ,non-linearity and sensitivity all decrease with increasing bias field, and sensitivity is inversely proportional to the bias field. The research results can offer the theoretical support for application of spin valve sensors.
Key words : spin valve sensor; bias magnetic field; magnetic hysteresis;sensitivity
0引言
自1991年自旋阀"材料被发现以来，即受到了广泛关注。由于其具有低饱和磁场、高线性度、易于与硅半导体电路集成等优点，已成功应用于磁场传感器（2-4）、计算机硬盘读头[5-7」、磁电信号隔离耦合器8-10]及电子罗盘11|等。在一些应用场合，如电子罗盘中，待测磁场的方向并不一定沿自旋阀传感器的敏感轴，此时，待测磁场沿垂直于敏感轴方向的分量将会起到一个偏置磁场的作用，对传感器的性能造成一定影响。本文利用基于二维亥姆霍兹线圈的磁传感器测试系统，测试了自旋阀传感器在外加不同偏置磁场下的磁场响应曲线，并根据测得的磁场响应曲线分析了偏置
磁场对性能参数的影响。 1实验
自旋闵传感器可通过一系列类似于半导体集成电路的工艺进行制备[3,12]，其基本电路结构如图1所示。自旋阀收稿日期：2017-08-29
传感器的基本结构为4个自旋闵电阻条组成的惠斯通电桥,其中，一个对角上的2个电阻器R1,R3的钉扎方向与另一个对角上的2个电阻器R2，R4相反。因此，在信号磁场的作用下，R1和R3的电阻值将变化+△R而R2和R4 的电阻值将变化一△R，从而使整个电桥失衡形成一个正比于信号磁场的电压输出。
Vcc GNL
图1自旋阀传感器电路结构示意
图2为实验所用的二维亥姆霍兹线圈，待测自旋阀传
感器的敏感轴沿其中一维，则该维与敏感轴平行的线圈可
基金项目：广东省自然科学基金资助项目（2017A030310578,2016.A030310305）