HIệu ứng từ điện trở trên cảm biến dạng cầu wheatstone cấu trúc hỗn hợp nối tiếp song song

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ TRẦN THỊ KIM DUNG HIỆU ỨNG TỪ ĐIỆN TRỞ TRÊN CẢM BIẾN DẠNG CẦU WHEATSTONE CẤU TRÚC HỖN HỢP NỐI TIẾP - SONG SONG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Vật lý chất rắn HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo ThS Lê Khắc Quynh, ngƣời thầy tận tình bảo, tạo điều kiện tốt nhất, truyền đạt nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian em hoàn thành khóa luận Em xin gửi lời cảm ơn tới tập thể cán bộ, thầy cô giáo khoa Vật lý - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em trình thực khóa luận tốt nghiệp Cảm ơn bạn sinh viên cổ vũ, động viên đóng góp ý kiến quý báu cho khóa luận Mặc dù có nhiều cố gắng nhƣng hạn chế thời gian kiến thức nên khóa luận em không tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc giúp đỡ, đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên để khóa luận em đƣợc hoàn thiện Khóa luận đƣợc thực hỗ trợ Quỹ KHCN Trƣờng ĐHSP Hà Nội 2, đề tài mã số C.2017-18-01 Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 18 tháng 04 năm 2017 Sinh viên Trần Thị Kim Dung LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu khoa học khóa luận hoàn toàn trung thực chƣa công bố nơi khác Mọi nguồn tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn cách rõ ràng Hà Nội, ngày 18 tháng 04 năm 2017 Sinh viên Trần Thị Kim Dung MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục tiêu khóa luận Đối tƣợng nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Một số loại hiệu ứng từ điện trở dị hƣớng 1.1.1 Hiệu ứng từ trở khổng lồ 1.1.2 Hiệu ứng Hall phẳng 1.1.3 Hiệu ứng từ điện trở dị hƣớng AMR 1.2 Nhiễu cảm biến 1.2.1 Nhiễu nhiệt 1.2.2 Nhiễu 1/f 1.2.3 Nhiễu Barkhausen 1.3 Mạch cầu điện trở Wheatstone 10 1.4 Kết luận chƣơng 12 CHƢƠNG 13 CÁC PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 13 2.1 Thiết bị quay phủ 13 2.2 Hệ quang khắc 14 2.3 Buồng xử lý mẫu rung siêu âm 15 2.4 Thiết bị phún xạ 16 2.5 Kính hiển vi quang học 17 2.6 Quy trình chế tạo cảm biến 17 2.6.1 Quá trình quang khắc điện trở 18 2.6.2 Quá trình chế tạo điện cực 21 2.7 Khảo sát tính chất từ điện trở cảm biến 22 2.8 Kết luận chƣơng 23 CHƢƠNG 24 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24 3.1 Tính chất từ màng NiFe 24 3.2 Tính chất từ điện trở cảm biến dạng cầu Wheatstone 24 3.3 Kết luận chƣơng 27 KẾT LUẬN 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các thông số trình quay phủ chất cản quang AZ5214-E 19 Bảng 2.2: Thông số phún xạ màng điện trở 21 Bảng 2.3: Các thông số phún điện cực 21 Bảng 3.1: Bảng so sánh độ lệch tín hiệu độ nhạy lớn cảm biến S1 S2, dòng cấp 0,1 mA 26 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: (a) Trạng thái điện trở cao (b) Trạng thái điện trở thấp linh kiện GMR Hình 1.2: Mô hình hiệu ứng Hall phẳng Hình 1.3: Nguồn gốc vật lý AMR Hình 1.4: Sự thay đổi điện trở suất tác động từ trƣờng Hình 1.5: (a) Minh họa hiệu ứng AMR phụ thuộc vào thông số màng (b) Mô tả điện trở thay đổi phụ thuộc góc dòng điện chạy qua hƣớng vector từ hoá Hình 1.6: (a) Mạch cầu Wheatstone (b) Mạch cầu Wheatstone dƣới tác dụng hiệu ứng từ điện trở dị hƣớng 10 Hình 2.1: Thiết bị quay phủ Suss MicroTec bảng điều khiển 13 Hình 2.2: Thiết bị quang khắc MJB4 14 Hình 2.3: (a) Buồng xử lý mẫu (b) Thiết bị rung siêu âm 15 Hình 2.4: Thiết bi phún xạ catot ATC – 2000FC 16 Hình 2.5: Sơ đồ chung quy trình chế tạo cảm biến 18 Hình 2.6: Ảnh chụp mask điện trở (a) mask điện cực (b) mạch cầu Wheatstone cấu trúc nội tiếp – song song 20 Hình 2.7: Ảnh chụp mask điện cực mạch cầu Wheatstone 21 Hình 2.8: Ảnh chụp cảm sau hoàn thiện dạng cấu trúc tổ hợp nối tiếp – song song (a) đem so sánh với cảm biến cấu trúc đơn giản đƣợc công bố nhóm GS Nguyễn Hữu Đức (b) 22 Hình 2.9: (a) Sơ đồ thí nghiệm đo hiệu ứng từ điện trở (b) Thực nghiệm khảo sát phụ thuộc vào từ trƣờng 23 Hình 3.1: Đƣờng cong từ hóa màng có bề dày 5, 10, 15 nm đo theo phƣơng song song từ trƣờng ghim 24 Hình 3.2: Đƣờng cong tín hiệu từ điện trở độ nhạy cảm biến cầu Wheatstone cấu trúc nối tiếp – song song (S1), đo dòng cấp I = 0,1 mA 25 Hình 3.3: Đƣờng cong so sánh độ lệch lối theo từ trƣờng chiều cảm biến S1 S2, đo dòng cấp 0,1mA 26 MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Hiệu ứng từ-điện trở dị hƣớng (Anisotropic magnetoresistance - AMR) trƣờng hợp riêng hiệu ứng từ điện trở (MagnetoResistance - MR) thay đổi điện trở vật dẫn gây từ trƣờng phụ thuộc vào góc tƣơng đối chiều dòng điện từ độ mẫu, đƣợc giáo sƣ William Thomson, Đại học Glasgow (Scotland, Vƣơng quốc Anh) phát vào năm 1856 William Thomson thay đổi điện trở mẫu vật dẫn kim loại sắt từ Ni, Fe dƣới tác dụng từ trƣờng nam châm điện đạt tới 3-5% nhiệt độ phòng [8,7] Kể từ phát hiện, ngƣời ta tìm cách nâng cao hiệu ứng ứng dụng vào thực tiễn sống Các cảm biến dựa hiệu ứng AMR đƣợc nghiên cứu nhƣ cảm biến AMR dạng vòng đƣợc công bố Miller vào năm 2002 sử dụng để dò tìm hạt từ [12] Cảm biến AMR dạng mạch cầu Wheatstone đƣợc công bố M J Haji-Sheikh vào năm 2007 [9, 10] Một ƣu điểm quan trọng mạch cầu Wheatstone tính ổn định nhiệt độ chế tạo đơn giản Tại Việt Nam, nhóm nghiên cứu Giáo sƣ Nguyễn Hữu Đức bƣớc đầu thành công việc chế tạo cảm biến dạng cầu Wheatstone có cấu trúc đơn giản dựa hiệu ứng AMR ứng dụng việc phát từ trƣờng trái đất, từ trƣờng hạt từ, ứng dụng phát phần tử sinh học Với mục đích tăng cƣờng hớn tín hiệu cảm biến đồng thời không làm tăng nhiều giá trị điện trở nội cảm biến, thiết kế cảm biến cấu trúc mà nhánh cầu gồm tổ hợp nhiều điện trở mắc nối tiếp – song song Do đó, tên đề tài khóa luận đƣợc nghiên cứu là: “Hiệu ứng từ điện trở cảm biến dạng cầu Wheatstone cấu trúc hỗn hợp nối tiếp- song song.” Mục tiêu khóa luận - Chế tạo cảm biến dạng cầu Wheatstone dựa hiệu ứng từ - điện trở dị hƣớng AMR có cấu trúc nhánh điện trở dạng nối tiếp – song song, kích thƣớc 0,15 x mm, bề dày màng NiFe nm - Khảo sát tính chất từ từ điện trở cảm biến Đối tƣợng nghiên cứu - Cảm biến dạng mạch cầu Wheatstone dựa hiệu ứng AMR Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm - Chế tạo cảm biến với vật liệu Ni80Fe20 - Khảo sát tính chất cảm biến chế tạo trình nung mẫu nhiệt độ luôn phải giữ ổn định cho phép sai số ± 10C trình nung mẫu phủ màng cản quang [4] 2.4 Thiết bị phún xạ Quá trình phún xạ lớp màng vật liệu đƣợc thực nhờ vào thiết bị phún xạ catot ATC – 2000FC Cấu tạo thiết bị phún xạ bao gồm phận là: Buồng phún xạ (main chamber), buồng đệm (load lock), bảng điều khiển, hệ thống van bơm, hút chân không Thiết bị đƣợc ghép nối với hệ thống máy tính để điều khiển thông số trình lắng đọng tạo màng Hình 2.4: Thiết bi phún xạ catot ATC – 2000FC Hệ thống bơm chân không gồm hai bơm chân không kết nối với bơm Turbo phân tử bơm học thông qua valve Các valve đóng mở tự động nhờ vào việc điều khiển dòng khí nén Bơm Turbo tạo chân không cao 10-8 đến 10-9 Torr, tốc độ đạt đƣợc chân không nhanh không làm nhiễm bẩn buồng chân không không dùng chế đốt nóng dầu nhƣ bơm khuếch tán Hệ thống phún xạ catot có hai buồng chân không đƣợc kết nối với thông qua vách ngăn buồng buồng phụ Mẫu đƣợc đƣa vào buồng phụ trƣớc, sau đƣa vào buồng 16 Bia vật liệu (Cu, Fe, Ta, FePt, IrMn, FeCo, NiFe…) hình tròn dày mm đƣờng kính inch Mỗi bia đƣợc đặt nguồn phún xạ, bia vật liệu từ đƣợc đặt nguồn RF, bia vật liệu phi từ đƣợc đặt nguồn DC 2.5 Kính hiển vi quang học Kính hiểu vi quang học dùng để quan sát vật thể có kích thƣớc nhỏ mà mắt thƣờng quan sát đƣợc cách tạo hình ảnh phóng đại vật thể Về nguyên lý, kính hiển vi quang học tạo độ phóng đại lớn tới vài ngàn lần, nhƣng độ phân giải kính hiển vi quang học truyền thống bị giới hạn tƣợng nhiễu xạ ánh sáng cho bởi: d  NA (2.1) Trong đó: λ bƣớc sóng ánh sáng, NA thông số độ Trong khóa luận này, dùng kính hiển vi quang học M1 (carl Zeiss) với độ phóng đại tối đa 1000 lần đƣợc đặt phòng phòng thí nghiệm micro – nano trƣờng Đại học Công nghệ Sau quang khắc tráng rửa mẫu, kính hiển vi phƣơng tiện hữu hiệu để kiểm tra đánh giá mức độ thành công trình quang khắc 2.6 Quy trình chế tạo cảm biến Trong mạch cầu có bốn điện trở giống Các điện trở cảm biến có dạng hình chữ nhật mắc nối tiếp-song song, có kích thƣớc 0,15 × mm bề dày lớp màng NiFe nm.Chúng lựa chọn vật liệu chế tạo điện trở Ni80Fe20 - loại vật liệu từ mềm (có lực kháng từ Hc cỡ Oe ÷ Oe), thích hợp để chế tạo cảm biến có độ nhạy cao ổn định vùng từ trƣờng nhỏ Để nối trở điện trở để nối điện trở với nhau, chọn vật liệu dẫn điện tốt Cu Quy trình 17 chế tạo cảm biến trải qua hai giai đoạn chế tạo điện trở chế tạo điện cực, bao gồm bƣớc đƣợc minh họa hình 2.5 (1) Làm đế Si/Si02 (6) Phủ chất cản quang (2) Phủ chất cản quang (7) Quang khắc (UV) (3) Quang khắc (UV) (8) Phủ điện cực Cu (4) Phủ màng NiFe (5) Lift – off (9) Lift – off Hình 2.5: Sơ đồ chung quy trình chế tạo cảm biến Toàn quy trình chế tạo cảm biến đƣợc thực phòng thí nghiệm micro - nano trƣờng đại học Công nghệ 2.6.1 Quá trình quang khắc điện trở Bước 1: Làm bề mặt mẫu Đế đƣợc dùng để chế tạo cảm biến đế Si, mặt đƣợc oxi hóa thành lớp SiO2 (có chiều dày khoảng từ 500 nm đến 1000 nm) để cách điện đế với màng đế Trên đế Si có nhiều chất bẩn chất hữu nên ta phải làm đế để không ảnh hƣởng tới chất lƣợng màng - Cho đế vào dung dịch axeton, rung siêu âm 10 phút để loại bỏ hết chất chất bẩn chất hữu đế 18 - Sau rung siêu âm, cho đế vào dung dịch cồn, lắc để loại bỏ hết axeton bám đế - Cho đế vào nƣớc DI để rửa cồn bám dính - Xì khô khí khí khô, cho lên bếp nung 1000 thời gian phút để bốc bay hết nƣớc bề mặt đế Bước 2: Quay phủ mẫu với chất cản quang AZ5214-E - Các mẫu đƣợc phủ lớp cản quang cách cho mẫu quay thiết bị quay phủ (spin coater) Suss MicroTec - Chất cản quang sử dụng AZ5214-E (AZ5214-E chất cản quang đặc biệt, đƣợc sử dụng cho trình quang khắc dƣơng âm) Quá trình quay phủ gồm bƣớc với thông số cho bảng 2.1 Độ dày chất cản quang đƣợc tính theo công thức (2.2) (2.2) √ Với tốc độ quay phủ cho bảng 2.1 chiều dày chất cản quang sau nung khoảng 3,6 µm Bảng 2.1: Các thông số trình quay phủ chất cản quang AZ5214-E Bước Tốc độ quay phủ Thời gian gia Thời gian (v/p) tốc (s) quay phủ (s) 600 6 3500 30 Bước 3: Sấy sơ (soft bake hay pre-bake) Các mẫu đƣợc sấy 800C khoảng 15s Mục đích sấy sơ để loại bỏ dung môi chất cản quang sau quay phủ lên đế Bước 4: Chiếu tia UV Trong trình quang khắc, đặt máy quang khắc với 19 thông số: cƣờng độ chiếu sáng 2,4 mW/cm2, công suất chiếu sáng 195 W Các mẫu sau sấy đƣợc chiếu tia UV khoảng 90 s với mask sử dụng mặt nạ dành cho chế tạo mạch cầu Wheatstone hình 2.6 Hình 2.6: Ảnh chụp mask điện trở mạch cầu Wheatstone cấu trúc nội tiếp – song song Bước 5: Tráng rửa Cho mẫu vào dung dịch developer AZ300MIF để tráng rửa hình Lắc mẫu khoảng 40 s đến phần cản quang phủ điện trở cần tạo hình bị rửa trôi hết Cho vào nƣớc DI khuấy cho trôi hết developer bề mặt mẫu Quan sát mẫu dƣới kính hiển vi, thấy đế xuất điện trở mạch cầu Wheatstone, chứng tỏ trình quang khắc thành công Bước 6: Quá trình phún xạ Sau tạo hình cho điện trở mạch cầu Wheatstone, mẫu đƣợc đem phún xạ lớp vật liệu nhạy từ trƣờng NiFe Mẫu đƣợc phún từ trƣờng ghim 900 Oe, cấu màng dạng: Ta/ Ni80Fe20/Ta Mục đích việc phún lớp Ta lớp Ni80Fe20 bám vào đế tăng cƣờng dị hƣớng cho lớp Ni80Fe20 làm nhiệm vụ bảo vệ cho lớp NiFe Các thông số trình phún đƣợc cho bảng 2.2 Khi phún xong, tiến hành lift-off nhƣ bƣớc Phần màng phún chất cản quang bị trôi hết trình rung siêu âm, lại phần màng điện trở NiFe đế Si 20 Bảng 2.2: Thông số phún xạ màng điện trở Màng Ta Chân không Áp suất sở Pbase khí Ar (mTorr) (mTorr) 2*10 -7 NiFe Công suất Vận tốc quay Chiều dày phún (W) đế (prm) màng (nm) 2,2 25 30 2,2 75 30 2.6.2 Quá trình chế tạo điện cực Điện cực đồng để nối điện trở với Quy trình chế tạo điện cực bao gồm bƣớc nhƣ quy trình chế tạo điện trở, khác quang khắc dùng mask chế tạo điện cực Hình 2.7: Ảnh chụp mask điện cực mạch cầu Wheatstone Cấu trúc màng mỏng điện cực phún xạ có dạng: Ta(5nm)/Cu(25nm) Các thông số trình phún đƣợc cho bảng 2.3 Bảng 2.3: Các thông số phún điện cực Màng Chân không Áp suất Công Vận tốc quay Chiều dày sở Pbase khí Ar suất phún đế màng (mTorr) (mTorr) (W) (prm) (nm) 2,2 25 30 2,2 30 30 75 Ta Cu 2.5*10-7 Sau phún xạ lift-off, ta thấy điện trở mạch cầu điện 21 cực có hình dạng rõ ràng giống hình dạng mask mạch cầu mask điện cực, kích thƣớc điện trở điện cực đồng đều, đƣờng biên sắc nét (hình 2.8) Hình 2.8: Ảnh chụp cảm biến sau hoàn thiện dạng cấu trúc tổ hợp nối tiếp – song song (a) đem so sánh với cảm biến cấu trúc đơn giản công bố nhóm GS Nguyễn Hữu Đức (b) 2.7 Khảo sát tính chất từ điện trở cảm biến Hiệu ứng từ điện trở nghiên cứu khóa luận đƣợc thực thông qua việc khảo sát thay đổi hiệu điện lối (hoặc điện trở) cảm biến dƣới tác dụng từ trƣờng Trong khóa luận, hiệu ứng từ điện trở cảm biến đƣợc nghiên cứu nhờ vào hệ đo đƣợc bố trí nhƣ hình 2.9 Bốn chân đƣợc nối với cảm biến: chân để cấp dòng không đổi nguồn chiều thông qua thiết bị Keithley 6220, chân lại để lấy lối qua thiết bị đo Keithley 2000 Tín hiệu lối Keithley đƣợc truyền sang máy tính Toàn trình thu thập số liệu hệ đo đƣợc thực dƣới điều khiển tự động chƣơng trình phần mềm viết ngôn ngữ Labview Kết phép đo đƣợc hiển thị hình dƣới dạng đồ thị trục tung hiệu điện lối cảm biến V (mv), trục hoành từ trƣờng µ0H (Oe) đƣợc ghi ổ cứng máy tính dạng tệp số liệu 22 (a) (b) Hình 2.9:(a) Sơ đồ thí nghiệm đo hiệu ứng từ điện trở (b) Thực nghiệm khảo sát phụ thuộc vào từ trường 2.8 Kết luận chƣơng Trong chƣơng 2, trình bày thiết bị dùng để chế tạo cảm biến thiết bị quay phủ chất cản quang, hệ quang khắc, kính hiển vi, thiết bị phún xạ Chúng trình bày phƣơng pháp đo hiệu ứng từ điện trở phƣơng pháp đo từ kế mẫu rung để khảo sát tính chất điện từ cảm biến Chúng trình bày chi tiết quy trình thực nghiệm chế tạo cảm biến Đã chế tạo thành công cảm biến dạng cầu Wheatstone 23 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tính chất từ màng NiFe Hình 3.1 đƣờng cong từ trễ tỉ đối M/MS màng mỏng NiFe với bề dày 5, 10, 15 nm đƣợc thực theo từ trƣờng nằm mặt phẳng màng song song với từ trƣờng ghim ban đầu Hình 3.1: Đường cong từ hóa màng có bề dày 5, 10, 15 nm đo theo phương song song từ trường ghim Kết màng cho thấy, màng NiFe thể tính chất từ mềm với lực kháng từ mômen từ bão hòa vùng từ trƣờng nhỏ (< Oe), đƣờng cong tỉ đối dốc Tính chất từ tốt thể màng có bề dày nm Đƣờng cong từ trễ tỉ đối dốc nhất, lực kháng từ nhỏ Tính chất đƣợc trông đợi chế tạo cảm biến cho lối lớn vùng từ trƣờng nhỏ cảm biến có bề dày nm cho tín hiệu từ điện trở lớn vùng từ trƣờng nhỏ 3.2 Tính chất từ điện trở cảm biến dạng cầu Wheatstone Từ kết khảo sát tính chất từ màng NiFe làm sở cho việc chế tạo cảm biến với mục đích tăng cƣờng tín hiệu lối phụ thuộc 24 vào từ trƣờng Cảm biến đƣợc thiết kế phải có tín hiệu từ điện trở lớn, nhạy vùng từ trƣờng nhỏ, đó, bề dày cảm biến khóa luận đƣợc chọn nm Kết thay đổi tín hiệu từ điện trở độ nhạy ( = ) cảm biến đƣợc nghiên cứu dòng cấp I = 0,1 mA đƣợc hình 3.2 Hình 3.2: Đường cong tín hiệu từ điện trở độ nhạy cảm biến cầu Wheatstone cấu trúc nối tiếp – song song (S1), đo dòng cấp I = 0,1 mA Từ đồ thị hình vẽ ta thấy, độ lệch tín hiệu điện lớn đạt đƣợc ΔV = 1.18 mV độ nhạy lớn đạt đƣợc SH = 0,32 mV/Oe, dòng cấp 0,1 mA Kết nghiên cứu trƣớc cảm biến cầu Wheatstone cấu trúc đơn điện trở S2 (có kích thƣớc thành phần nhỏ tƣơng tự nhƣ cảm biến nghiên cứu, kích thƣớc 0,15 × mm, chiều dày nm) đƣợc công bố, tín hiệu lối độ nhạy cảm biến dòng cấp I = mA đạt đƣợc lần lƣợt ΔV = 7.6 mV and SH = 2.15 mV/Oe [14] Nếu đem so sánh kết cảm biến S1 với cảm biến S2 đƣợc quy dòng cấp I = 0,1 mA, ta vẽ đƣợc đồ thị so sánh nhƣ hình 3.3 25 Hình 3.3: Đường cong so sánh độ lệch lối theo từ trường chiều cảm biến S1 S2, đo dòng cấp 0,1mA So sánh giá trị độ lệch tín hiệu độ nhạy lớn cảm biến S1 S2 ta có số liệu đƣợc liệt kê bảng 3.1 Bảng 3.1: Bảng so sánh độ lệch tín hiệu độ nhạy lớn cảm biến S1 S2, dòng cấp 0,1 mA Cảm biến ΔV (mV) SH (mV/Oe) S1 1.18 0.32 S2 0.80 0.21 Từ kết đồ thị hình 3.3 bảng 3.1 ta thấy tín hiệu cảm biến có cấu trúc tổ hợp đƣợc nghiên cứu lớn nhiều so với cảm biến có cấu trúc đơn giản Cụ thể, độ lệch ΔV lớn 1,475 lần, SH lớn 1,524 lần Điều đƣợc lý giải ta tăng cƣờng tính dị hƣớng hình dạng dẫn đến dị hƣớng từ đơn trục cảm biến làm cho cảm biến có tỉ số dài/rộng lớn tín hiệu cao Hiệu ứng AMR thành phần điện trở nhỏ cảm biến tổ hợp đóng góp tổng hợp vào cảm biến S1 làm cho tín hiệu cảm biến lớn so với tín hiệu cảm biến đơn S2 Đem so sánh kết với kết đƣợc công bố hiệu ứng AMR Miller tín hiệu cảm biến S2 lớn 160 lần Còn đem so 26 sánh với công bố M J Haji-Sheikh cảm biến S2 đạt đƣợc gần tƣơng đƣơng nhƣng so với cảm biến có chức dựa cấu trúc phức tạp nhƣ Hall, van-spin tín hiệu lớn nhiều [2, 3] 3.3 Kết luận chƣơng Thông qua trình khảo sát tính chất từ màng NiFe, chế tạo khảo sát tín hiệu từ điện trở cảm biến S2 cho tín hiệu lớn ∆V = 1,18 mV; SH = 0,32 mV/Oe dòng cấp 0,1 mA 27 KẾT LUẬN Trong thời gian ngắn nghiên cứu đề tài khóa luận tốt nghiệp, đề tài thu đƣợc số kết sau: - Đã nghiên cứu đƣợc tổng quan hiệu ứng từ điện, nguyên lý hoạt động loại cảm biến từ, từ điện trở - Chế tạo đƣợc cảm biến hoạt động dựa mạch cầu Wheatstone dựa hiệu ứng từ điện trở dị hƣớng cấu trúc tổ hợp nối tiếp – song song, kích thƣớc 0,15 x mm, bề dày nm - Khảo sát tín hiệu lối cảm biến theo từ trƣờng ngoài, Cảm biến cho tín hiệu lớn ∆V = 1,18 mV; SH = 0,32 mV/Oe dòng cấp 0,1 mA 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Phú Thùy (2003), Vật lý tượng từ, NXB DHQG Hà Nội Tiếng Anh [2] Bui Dinh Tu, Le Viet Cuong, Tran Quang Hung, Do Thi Huong Giang, Tran Mau Danh, Nguyen Huu Duc, and CheolGiKim, Optimization of spin-valve structure NiFe/Cu/NiFe/IrMn for planar Hall effect based biochips [3] Bui Dinh Tu, Tran Quang Hung, Nguyen Trung Thanh, Tran Mau Danh, Nguyen Huu Duc, and CheolGi Kim Planar Hall bead array counter microchip with NiFe/IrMn bilayers, Journal of applied Physics 104, 074701, 2008 [4] Http://en.wikipedia.org/wiki/Bridge_circuit// [5] Http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/do-luc-va-ung-suat-chuong-2.375058.html// [6] Http://www.play-hookey.com/dc_theory/wheatstone_bridge.html// [7] Kawamura et al United States Petent, No 598217, (1999), Geomagnetic Direction Cảm biến, Nov.9 [8] L Ejsing, M F Hansen, A K Menon, H A Ferreira, D L Graham, and P P Freitas (2005), Appl.Phys Lett 293, 677 [9] Michael J Haji-Sheikh (2005), Anisotropic Magnetoresistive Model for Saturated Sensor Elements, IEEE Sensor Journal, Vol 5, No 6, 12581263 [10] M J Haji-Sheikh and Y Yoo (2007), An accurate model of a highly ordered 81/19 Permalloy AMR Wheatstone bridge sensor against a 48 pole pair ring-magnet, IJISTA, 3, No (1/2), 95–105 [11] Mc Guire, T.; Potter, R "Anisotropic magnetoresistance in ferromagnetic 3d alloys" IEEE Transactions on Magnetics 11 (4): 29 1018–1038, 1975 [12] M M Miller, G A Prinz, S F Cheng, S Bounnak (2002), Detection of a micron-sized magnetic sphere using a ring-shaped anisotropic magnetoresistance-based sensor: A model for a magnetoresistancebased biosensor, Applied Physics Letters 81(12), pp 2211-2213 [13] L.K Quynh, B.D Tu, D.X Dang, D.Q Viet, L.T Hien, D.T Huong Giang, N.H Duc (2016), Detection of magnetic nanoparticles using simple AMR sensors in Wheatstone bridge, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 98-102 (ScienceDirect) 30 ... Hiệu ứng từ điện trở cảm biến dạng cầu Wheatstone cấu trúc hỗn hợp nối tiếp- song song.” Mục tiêu khóa luận - Chế tạo cảm biến dạng cầu Wheatstone dựa hiệu ứng từ - điện trở dị hƣớng AMR có cấu. .. thiện dạng cấu trúc tổ hợp nối tiếp – song song (a) đem so sánh với cảm biến cấu trúc đơn giản công bố nhóm GS Nguyễn Hữu Đức (b) 2.7 Khảo sát tính chất từ điện trở cảm biến Hiệu ứng từ điện trở. .. chƣơng 1, trình bày hiệu ứng từ điện trở, loại nhiễu cảm biến cảm biến dạng cầu Wheatstone Ở chƣơng này, nghiên cứu lý thuyết hiệu ứng từ điện trở chọn hiệu ứng làm sở chế tạo cảm biến Qua nghiên