Конструктивно-технологический базис микро- и наносистем измерения магнитного поля

Сегменты рынка магнитных наноизделий
Датчики и преобразователи магнитного поля;
Датчики электрического тока;
Гальванические развязки;
Запоминающие устройства с произвольной выборкой;
Спиновые транзисторы;
Биосенсорные микроаналитические устройства;
Электронные компасы;
Датчики положения;
Магниточувствительные и магнитоуправляемые интегральные схемы;
Прочие магнитные наноизделия.

Разновидности МР эффектов и основные магниторезистивные наноструктуры
Анизотропный магниторезистивный эффект (АМР)
, (1)
ЗС/М1/РС/М2/ЗС,
(Δρ/ρ) = 1,5-2,5 %
М1, М2
(Fе19Ni81 или FeNiCo) - 15÷25 нм
ЗС и РС (Ti или Ta) – 5-6 нм
Гигантский
магниторезистивный эффект (ГМР)
(2)
(3)
М1/НМ/М2/ФС – СВМР, (Δρ/ρ) = 5-50 %
M1/D/M2/ФС – СТМР, (Δρ/ρ) > 50 %
М1 и М2 (FeNiCo) – 20-30 нм;
ФС (FеМn, IrMn) – 10-20 нм;
НМ (Cu, Au) и D (Al2O3 и MgO) – 1,5-2,5 нм
где (Δρ/ρ) - величина МР эффекта, ϕ − угол между вектором намагниченности плёнки и протекающим через наноструктуру током, ψ- смещение, из-за наличия оси легкого намагничивания, размагничивающих полей и других факторов

Метод теоретического анализа статических характеристик многослойных тонкопленочных МР
E = Ek + Em + Er + EH;
Ek = Khdhsinϕh + Kldlsinϕl;
Em = 0,5dh(MhHr,h) + 0,5dl(MlHr,l);
Er = −dh(MhHr,l) − dl(MlHr,h);
EH = −dh(MhH) − dl(MlH);
(ϕh , ϕl )=argmin E
где Еk − энергия анизотропии; Еm − магнитостатическая энергия; Еr − энергия взаимодействия двух МР пленок; ЕH − энергия во внешних магнитных полях Н, включая магнитные поля, создаваемые токами в проводниках и сенсорного тока в МР полоске; h и l − индексы, обозначающие высоко- (ВП) и низкоанизотропную (НП) МР пленки, Кh и Кl − константы магнитной анизотропии ВП и НП; dh и dl − толщины МР пленок; ϕh и ϕl − углы между осью лёгкого намагничивания (ОЛН) и векторами намагниченности Мh и Мl; Нr,h и Нr,l − поля размагничивания, возникающие на краях МР наноструктуры.

Конструкции анизотропных магниторезистивных преобразователей (АМРП)

Разработанная конструкция АМРП
Патент № 2279737 на изобретение
«Магниторезистивный датчик»
Патент № 2320051 на изобретение
«Способ изготовления магниторезистивных датчиков »
Патент № 2312429 на изобретение
«Магниторезистивный датчик»

ВЭХ АМРП на основе
FeNi и FeNiCo

Результаты экспериментальных исследований АМРП

Двумерное и трехмерное распределение магнитного поля от объектов с помощью трехмерной матрицы АМРП