ИСТИНА

Рассматриваемый в работе тип магнитных датчиков основан на эффекте гигантского магнетосопротивления (ГМС). ГМС – это квантовомеханический эффект, заключающийся в изменении электрического сопротивления с изменением ориентации магнитных моментов слоёв в многослойный системах. Различная ориентация магнитных моментов слоёв в такого рода системах может быть достигнута путём использования антиферромагнитной связи, слоёв с различной коэрцитивностью или спиновых диодов с обменным смещением. Так как в данной работе исследуются сенсоры на основе спин-диодных структур, то поясним их устройство. Основой спин-диода (спинового клапана) является связь ферромагнетика (ФМ) и антиферромагнетика (АФМ). Эта связь переориентирует магнитный момент ФМ таким образом, что он уже не совпадает по направлению с внешним полем. При этом магнитный момент другого (магнитомягкого) ФМ, отделённого от системы ФМ-АФМ изолирующим слоем, ориентируется по внешнему полю. При увеличении магнитного поля, растёт и разница в ориентации магнитных моментов, что приводит к увеличению интенсивности рассеяния электронов и росту сопротивления. Именно это позволяет применять спиновые клапаны в магнитных сенсорах, измерения магнитного поля в которых происходит путём простого измерения сопротивления проградуированного спин-диода. Достоинствами сенсоров на основе эффекта ГМС являются высокая чувствительность, малое энергопотребление и малые размеры. Подобные устройства востребованы в различных областях. Кроме того, возможность создания интегрированной структуры на основе кремниевой технологии позволяет говорить о высокой степени унификации и, в перспективе, низкой стоимости производства сенсоров. *** Целью серии экспериментов являлось получение датчиков, оптимизированных для практического применения. Основными требованиями являются стабильность работы, точность и простота интеграции. В соответствии с этим, необходимо добиться повторяемого и стабильного эффекта ГМС, максимального по своей величине. Напыление на готовые микросхемы с разведёнными контактами обеспечивает простоту интеграции. Экспериментально изменение свойств получаемых спин-диодных структур обеспечивалось изменением условий осаждения, варьированием толщин слоёв, а также геометрических размеров детектора. Так как немаловажным условием для практического применения является низкая стоимость детектора, то в процессе исследований был скорректирован состав напыляемой структуры. Так, в антиферромагнитном слое IrMn, иридий был заменён на железо (FeMn). Спин-диоды были получены методом магнетронного распыления на магнетроне ATC Orion 5 UHV на базе НИИЯФ МГУ. Контроль толщины полученных структур проводился методом резерфордовского обратного рассеяния и системы микроанализа на сканирующем электронном микроскопе Tescan LYRA3 XM.