トンネル磁気抵抗マイクロセンサーを利用した磁気MEMSデバイスの開発

使用隧道磁阻微传感器开发磁性 MEMS 器件

• 批准号: 09F09077
• 负责人: 岩田 聡
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09077/
• 关键词: 磁気センサ; スピントンネル素子; 磁歪現象; 加速度センサ; 巨大磁気抵抗効果; 接触センサ

力学的な力を電気信号に変換するための応力センサを開発するために巨大磁気抵抗効果(GMR)を利用した磁気センサの開発を行った。磁気抵抗素子としては,磁化自由層にCoFeBアモルファス磁性層を用いたスピンバルブ膜を幅100μm,長さ1200μmの細線に微細加工したものを試作した。また,素子に応力を加えられるように素子を厚さ0.15mmのカバーガラス上に成膜し,下記のような原理の応力センサを作製した。CoFeB磁化自由層の磁気異方性は,成膜中の静磁界の印加によって,細線の長さ方向に対して垂直方向に誘導されている。この垂直方向に9Oeの直流磁界を加えて,自由層の磁化を飽和させ,細線の長さ方向に1kHz,1.6Oeの交流磁界を加えた。このとき,磁化自由層の磁化方向は,磁化容易軸方向を中心に首振り運動を起す。磁化固定層の磁化方向も磁化自由層と同じ方向に固定されているので,この首振り運動によって,スピンバルブ素子の抵抗は,2kHzで変化する。この磁気抵抗の変化を,スピンバルブ素子をブリッジ回路に組込み,ブリッジの出力を計装アンプで300倍に増幅,カットオフ480HzのHigh Pass Filterを通すことにより,センサ出力として,シンクロスコープで観察した。その結果,カバーガラスに0.0003程度の歪みを加えることによって,2kHzの出力信号の振幅の増大が認められた。これは,応力による磁歪の逆効果によって,磁化自由層の磁気異方性が減少した結果,交流磁界による首振り運動の振幅が増大したためと考えられる。

Mechanics に を electric 気 な force signal variations in す る た め の 応 force セ ン サ を open 発 す る た め に huge magnetic 気 resistance unseen fruit (GMR) を using し た magnetic 気 セ ン サ の open 発 を line っ た. Magnetic 気 resistin son と し て は, magnetization free layer に CoFeB ア モ ル フ ァ を ス magnetic layer with い た ス ピ ン バ ル ブ membrane を 100 microns of long さ 1200 microns の thread に microfabrication し た も の を attempt し た. ま た, plain に 応 を え / ら れ る よ う に element child を さ 0.15 mm thick の カ バ ー ガ ラ ス に on film-forming し, remember under の よ う な principle の 応 force セ ン サ を cropping し た. Free layer の magnetic 気 different side of CoFeB magnetization は, film-forming の in magnetostatic boundary の Inca に よ っ て, long thread の さ direction に し seaborne て vertical に induced さ れ て い る. こ に の vertical direction is 9 dc magnetic Oe の world を え て, free layer の を saturation magnetization さ せ, long thread の さ に 1 KHZ, 1.6 Oe の ac magnetic boundary を plus え た. Youdaoplaceholder0 と と, magnetized free layer と magnetization direction, magnetized easy axis direction を center に first vibration movement を start す. Fixed magnetization layer の も magnetizing direction magnetized free と with じ direction に fixed さ れ て い る の で, こ の first vibration り movement に よ っ て, ス ピ ン バ ル ブ son の は resistance, 2 KHZ で variations change す る. こ の magnetic 気 resistance の - を, ス ピ ン バ ル ブ element child を ブ リ ッ ジ loop に group 込 み, ブ リ ッ ジ の output を instrumentation ア ン プ で に raised 300 times, カ ッ ト オ フ 480 hz の High Pass Filter を tong す こ と に よ り, セ ン サ output と し て, シ ン ク ロ ス コ ー プ で 観 examine し た. そ の results, カ バ ー ガ ラ ス に の 0.0003 degree tilt み を plus え る こ と に よ っ て, 2 KHZ の output signal amplitude の の raised が recognize め ら れ た. こ れ は, 応 に よ る magnetic slanting の inverse unseen fruit に よ っ て, magnetization free layer の magnetic 気 square difference が reduce し た as a result, the ac magnetic boundary に よ る first り movement の が raised large amplitude of vibration し た た め と exam え ら れ る.

项目成果

High Sensitivity GMR Magnetic Sensor Using Oscillatory Domain Wall Displacement

使用振荡畴壁位移的高灵敏度 GMR 磁传感器

• 发表时间: 2010
• 期刊: J.Appl.Phys. vol.107, no.9
• 作者: G.Wang;S.Nakashima;S.Arai;T.Kato,S.Iwata
• 通讯作者: T.Kato,S.Iwata

Observation of bit boundary in ion irradiation patterned CrPt3 using dark-field TEM

使用暗场 TEM 观察离子辐照图案 CrPt3 中的位边界

• 发表时间: 2010
• 作者: D.Oshima;E.Suharyadi;T.Kato;S.Iwata
• 通讯作者: S.Iwata

Modification of Magnetic Properties of Cr-Implanted Co/Pt Multilayer Film for Planar Bit Patterned Media

用于平面位图介质的 Cr 注入 Co/Pt 多层膜的磁性能改性

• 发表时间: 2010
• 作者: E.Suharyadi;T.Kato;S.Iwata
• 通讯作者: S.Iwata

Planar patterned media fabricated by ion irradiation into CrPt3 ordered alloy films

通过离子辐照 CrPt3 有序合金薄膜制备平面图案介质

• 发表时间: 2009
• 期刊: J. Appl. Phys. 105
• 作者: T.Kato;Y.Yamauchi;S.Iwata
• 通讯作者: S.Iwata

Switching Field Distribution of Planar Patterned CrPt_3 Nanodots Fabricated by Ion Irradiation

离子辐照法制备平面图案化CrPt_3纳米点的开关场分布

• 发表时间: 2010
• 作者: E.Suharyadi;D.Oshima;T.Kato;S.Iwata
• 通讯作者: S.Iwata