三轴一体化磁力线聚集调制GMR磁传感器关键技术研究

项目针对GMR磁传感器性能严重受到1/f噪声和三轴组装误差限制的问题，开展了磁力线聚集垂动调制1/f噪声抑制机理、空间磁场变轨平面化测量方法、导向结构磁力线分布规律、MEMS驱动结构动力学分析、三轴一体化垂动调制GMR磁传感器设计、制备及测试等研究，提出了磁力线聚集、变轨及垂动调制为一体的空间磁场调控传感理论及方法，解决了磁力线聚集调制性能增强机理、空间磁场变轨平面化测量理论及方法、微驱动结构的动力学特性及调制稳定控制等关键科学问题，掌握了磁力线聚集调制和空间磁变轨结构的一体化设计、制造和高精度测控技术，研制出了三轴一体化垂动调制GMR磁传感器原理样品。实验结果表明，传感器低频噪声从原敏感体的2000nV/√Hz降低到了9nV/√Hz，分辨力提升了两个数量级以上，优于0.08nT，达到国际同类先进水平；三轴非正交度小于0.09度，大幅优于现有三轴磁传感器约0.5度的水平，充分体现了项目组所提的空间磁场调控传感理论及方法在提升GMR磁传感分辨力和三轴正交性方面的有效性，为进一步研制高性能三轴GMR磁传感器奠定了重要的理论与技术基础。.在项目资助下，课题组取得了丰富的研究成果，主要包括：1）三轴一体化聚集垂动调制GMR磁传感器探头及样机；2）磁传感器测控硬件及软件算法；3）磁传感器综合测试评估系统；4）国家发明专利授权7项；5）高水平学术论文19篇，其中SCI检索14篇（影响因子3.0以上5篇）。同时，课题组培养了博士生4名（含2名即将答辩），硕士生5名（其中4名继续攻读博士），且1名研究组成员入选了国家留学基金委的“未来科学家计划”项目（全国首批49人之一）。