THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CẢM BIẾN TỪ TRƯỜNG BIẾN HÌNH HOẠT ĐỘNG DỰA TRÊN HIỆU ỨNG TỪ TỔNG TRỞ

Tóm tắt

Hiệu ứng từ tổng trở (MI) có thể được định nghĩa là sự thay đổi tổng trở của vật liệu từ mềm dưới tác dụng của từ trường khi có dòng điện xoay chiều tần số cao chạy qua. Trong nghiên cứu này, hai loại cảm biến với cấu trúc khác nhau đã được chế tạo từ vật liệu băng từ vô định hình FeCSi, bao gồm: cấu trúc thanh đơn (10 mm × 90 μm × 20 μm) và cấu trúc meander gồm 13 thanh đơn song song, được tiểu hình hóa bằng công nghệ khắc laser và ăn mòn hóa học. Kết quả phân tích từ tính cho thấy cấu trúc meander có sự phụ thuộc mạnh vào góc θ giữa từ trường và cảm biến, làm cải thiện tính chất từ mềm lên đến 5 lần so với cấu trúc thanh đơn. Sự cải thiện này liên quan chặt chẽ đến việc giảm thiểu hiệu ứng khử từ và năng lượng dị hướng từ hình dạng trong cảm biến meander. Phân tích hiệu ứng MI cho thấy tần số cộng hưởng không bị ảnh hưởng bởi từ trường ngoài đối với cả hai loại cảm biến. Tuy nhiên, cảm biến meander thể hiện giá trị tỉ số MI vượt trội, đạt đến hơn 82%, cao hơn gấp 24 lần so với mức 3,5% của cảm biến thanh đơn. Hơn nữa, tính đẳng hướng, được biểu thị qua sự phụ thuộc của tỉ số MI vào góc θ, và độ nhạy từ trường cũng được cải thiện rõ rệt trong cấu trúc meander. Sự nâng cao các tính chất từ mềm và vật lý này có liên quan đến cấu trúc domain của cảm biến, đặc biệt là độ cảm từ ngang, và được chứng minh qua mô phỏng vi từ sử dụng Mumax3. Với các ưu điểm vượt trội về tỉ số MI, tính đẳng hướng và độ nhạy từ trường cao, cảm biến từ trường dạng meander mở ra tiềm năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực, từ sinh học cho đến các nhiệm vụ đặc biệt trong thực tế.