Nghiên cứu, chế tạo cảm biến đo từ trường dựa trên hiệu ứng hall phẳng dạng cầu wheatstone

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ ====== NGUYỄN VĂN THIỀN NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO CẢM BIẾN ĐO TỪ TRƯỜNG DỰA TRÊN HIỆU ỨNG HALL PHẲNG DẠNG CẦU WHEATSTONE Chuyên ngành: Vật lý chất rắn KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HÀ NỘI - 2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ ====== NGUYỄN VĂN THIỀN NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO CẢM BIẾN ĐO TỪ TRƯỜNG DỰA TRÊN HIỆU ỨNG HALL PHẲNG DẠNG CẦU WHEATSTONE Chuyên ngành: Vật lý chất rắn KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Người hướng dẫn khoa học ThS Lê Khắc Quynh HÀ NỘI - 2018 LỜI CÁM ƠN Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Lê Khắc Quynh người giúp đỡ định hướng nghiên cứu, cung cấp cho em tài liệu quý báu, tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện tốt q trình hồn thành khoá luận tốt nghiệp Tiếp theo, em xin cám ơn tất thầy, cô thuộc Trường Đại học Sư phạm Hà Nội nói chung thầy, khoa Vật Lý nói riêng giảng dạy, dìu dắt cung cấp cho em tảng khoa học từ kiến thức đến kiến thức chuyên sâu, kĩ thực hành, thực nghiệm suốt bốn năm học qua Cuối cùng, em xin gửi lời chúc tốt đẹp đến bố mẹ, gia đình bạn bè ln bên cạnh, kịp thời giúp đỡ động viên em vượt qua khó khăn, hồn thành khố luận cách tốt đẹp Là sinh viên lần nghiên cứu khoa học nên khố luận em khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn bè để khố luận hồn thiện Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày 05 tháng năm 2018 Sinh Viên Nguyễn Văn Thiền LỜI CAM ĐOAN Khóa luận tốt nghiệp em hồn thành hướng dẫn tận tình thầy giáo ThS Lê Khắc Quynh Trong q trình nghiên cứu hồn thành khóa luận em có tham khảo số tài liệu số tác giả ghi phần tài liệu tham khảo Em xin cam đoan kết nghiên cứu khố luận hồn tồn trung thực chưa cơng bố nơi khác, nguồn tài liệu tham khảo trích dẫn cách rõ ràng Hà Nội, ngày 05 tháng năm 2018 Sinh Viên Nguyễn Văn Thiền MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu .1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ đề tài .1 Phương pháp nghiên cứu .2 Cấu trúc đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .3 1.1 Phân loại vật liệu từ 1.1.1 Chất nghịch từ 1.1.2 Chất thuận từ .5 1.1.3 Chất sắt từ 1.1.3.1 Vật liệu từ cứng 1.1.3.2 Vật liệu từ mềm 10 1.1.3.3 Vật liệu ghi từ 12 1.1.4 Chất phản sắt từ 13 1.1.5 Chất feri từ 15 1.2 Các hiệu ứng từ điện trở 17 1.2.1 Hiệu ứng từ điện trở 17 1.2.2 Hiệu ứng ARM 18 1.2.3 Hiệu ứng Hall thường 20 1.2.4 Hiệu ứng Hall phẳng 22 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 25 2.1 Chế tạo cảm biến 25 2.2 Phún xạ tạo màng 26 2.3 Hệ đo tính chất từ VSM 27 2.4 Hệ đo hiệu ứng Hall phẳng 28 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Tính chất từ lớp màng NiFe 30 3.1.1 Tính chất từ lớp màng phụ thuộc vào tường ghim 30 3.1.2 Tính chất từ phụ thuộc vào tính dị hướng hình dang cảm biến 31 3.1.3 Tính chất từ lớp màng phụ thuộc vào bề dày 32 3.2 Khảo sát tín hiệu Hall cảm biến có kích thước tối ưu 33 KẾT LUẬN CHUNG 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đường cong từ trễ màng mỏng sắt từ Co13Cu887 đế Si đo từ kế mẫu rung Hình 1.2 Hình ảnh mơ tả xếp mômen từ chất thuận từ Hình 1.3 Hình ảnh đơmen từ khơng có từ trường ngồi tác dụng có từ trường ngồi tác dụng Hình 1.4 Hình vẽ đường cong từ trễ vật liệu sắt từ Hình 1.5 Hình vẽ mơ tả biến đổi nhiệt độ Curie vật liệu sắt từ Hình 1.6 Hình ảnh số ứng dụng vật liệu từ cứng: (a) Nam châm vĩnh cửu, (b) Bệ phóng tàu thoi tương lai Hình 1.7 Hình ảnh số ứng dụng vật liệu từ mềm: (a) Hình ảnh bên máy biến thế, (b) Hình ảnh nam châm điện làm từ lõi sắt non 11 Hình 1.8 Hình vẽ mơ tả diện tích đường cong từ trễ vật liệu từ cứng vật liệu từ mềm 12 Hình 1.9 Hình ảnh ứng dụng vật liệu ghi từ 12 Hình 1.10 Hình ảnh mơ tả cấu trúc từ vật liệu phản sắt từ, gồm phân mạng spin đối song 13 Hình 1.11 Hình ảnh mơ tả liên kết phản sắt từ màng mỏng đa lớp valse spin ổ đĩa cứng 14 Hình 1.12 Hình ảnh mơ tả xếp mơmen từ nguyên tử vật liệu feri từ 15 Hình 1.13 Hình ảnh mơ tả cấu trúc ferrite spinel 16 Hình 1.14 Hình vẽ mơ tả bù trừ từ tính phân mạng điểm nhiệt độ đặc biệt: Nhiệt độ Curie, nhiệt độ bù trừ 17 Hình 1.15 Sơ đồ thể nguồn gốc vật lý AMR 19 Hình 1.16 Đồ thị mơ tả giá trị điện trở thay đổi phụ thuộc vào góc dòng điện chạy qua hướng vectơ từ hoá 20 Hình 1.17 Hình ảnh mơ tả hướng chiều tác dụng từ trường hiệu ứng Hall 22 Hình 1.18 Mơ hình hiệu ứng Hall phẳng 23 Hình 1.19 Sơ đồ minh họa khác hiệu ứng Hall thường hiệu ứng Hall phẳng 23 Hình 1.20 Mơ hình minh họa mối liên hệ Hall phẳng ARM 24 Hình 2.1 (a) Qui trình chế tạo cảm biến sử dụng mặt nạ điện trở (a), mặt nạ điện cực (b), cảm biến mơ (c) cảm biến hồn thiện (d) 25 Hình 2.2 Thiết bị phún xạ catot ATC-2000FC 26 Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ đo từ kế mẫu rung 27 Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm đo hiệu ứng từ điện trở 28 Hình 2.5 Ảnh chụp hệ đo hiệu ứng từ điện trở 28 Hình 3.1 Đường cong từ trễ tỉ đối cảm biến chế tạo với từ trường ghim khác nhau: 900, 600 Oe 30 Hình 3.2 Đường cong từ hóa tỉ đối M/M s cảm biến có chiều rộng mm chiều dài khác 5, 10 mm với từ trường song song với phương từ hóa dễ 31 Hình 3.3 Đường cong từ hóa tỉ đối M/Ms màng NiFe đo theo phương từ hóa dễ cảm biến có bề dày khác t = 5, 10, 15, 20 nm 32 Hình 3.4 (a) Đường cong độ lệch (b) Đường cong độ nhạy cảm biến 1×10 mm, t = nm, dòng cấp mA 33 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Các cảm biến dựa hiệu ứng khác sử dụng để đo từ trường, chủ yếu cảm biến dựa hiệu ứng quang từ cảm biến giao thoa lượng tử siêu dẫn, sợi quang, bơm quang học, cảm biến dựa hiệu ứng điện – từ, hiệu ứng Hall… Mỗi loại cảm biến có đặc thù riêng, có ưu điểm nhược điểm riêng tuỳ thuộc vào mục đích phạm vi lĩnh vực ứng dụng Ngày nay, với kích thước nhỏ, độ nhạy cao, dễ tương thích với mạch điện tử, cảm biến từ ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực y sinh, quân sự, giao thông, la bàn hàng hải, công nghệ hàng không vũ trụ, cảm biến đo dòng, cảm biến đo từ trường nhỏ… Phổ biến cảm biến từ cảm biến dựa hiệu ứng Hall phẳng, hiệu ứng điện từ hiệu ứng từ điện trở, cảm biến dựa hiệu ứng Hall phẳng nghiên cứu trở lại từ năm cỡ 2000 trở lại Với mục tiêu chế tạo cảm biến đo từ trường với cấu hình đơn giản lại cho hiệu cao chọn cảm biến dạng cầu Wheatstone dựa hiệu ứng Hall phẳng làm đề tài nghiên cứu Tên đề tài khóa luận “Nghiên cứu, chế tạo cảm biến đo từ trường dựa hiệu ứng Hall phẳng dạng cầu Wheatstone” Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, chế tạo cảm biến đo từ trường dựa hiệu ứng Hall phẳng dạng cầu Wheatstone Đối tượng phạm vi nghiên cứu Vật liệu dạng màng mỏng sắt từ Ni80Fe20 có hiệu ứng Hall phẳng Nhiệm vụ đề tài Chế tạo khảo sát hiệu ứng Hall phẳng cảm biến với cấu hình khác Phương pháp nghiên cứu - Đọc, tra cứu tổng hợp tài liệu có liên quan - Thực nghiệm Cấu trúc đề tài Phần 1: Mở đầu Phần 2: Nội dung - Chương 1: TỔNG QUAN - Chương 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM - Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN thường dị thường từ trường vng góc với mặt phẳng mẫu hiệu ứng Hall phẳng từ trường phải đặt song song với mặt phẳng mẫu (hình 1.19) Hình 1.18 Mơ hình hiệu ứng Hall phẳng Hình 1.19 Sơ đồ minh họa khác hiệu ứng Hall thường hiệu ứng Hall phẳng Sở dĩ có khác hiệu ứng Hall thường, Hall xuất có lực Lorentz từ trường ngồi tác dụng nên hạt mang điện, hiệu ứng Hall phẳng lại phụ thuộc vào góc từ độ mẫu chiều dòng điện Về chất đặc thù hiệu ứng từ trở dị hướng (AMR) Thế Hall phẳng Thế AMR Hình 1.20 Mơ hình minh họa mối liên hệ Hall phẳng ARM Hiệu ứng Hall phẳng tìm thấy vật liệu từ điện trở vật liệu phụ thuộc vào góc phương dòng điện I từ độ mẫu M Dưới tác dụng dòng Ix đặt theo phương x, từ trường ngồi H hợp với dòng điện Ix góc θ véctơ từ độ mẫu M nằm mặt phẳng cảm biến lệch góc θ so với phương dòng điện Ix, Vy xuất theo phương vng góc với dòng điện Ix:  = ��ₓ ��� � 0,5 ��ₓ.∆R sin 2θ �� = (1.4) Trong đó: R = (// - )/t //  điện trở suất mẫu đo theo phương song song vng góc với phương từ hóa, t chiều dày tổng cộng màng Vy lớn θ = 45 [8,14] Nghĩa góc dòng điện mô men từ vật liệu 45 cho tín hiệu Hall lớn Để nghiên cứu hiệu ứng Hall phẳng cảm biến Hall, người ta thường sử dụng mơ hình Stonner Wohlfarth [3] Trong nghiên cứu nghiên cứu: Hiệu ứng Hall phẳng việc chế tạo cảm biến đo từ trường CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1 Chế tạo cảm biến Mỗi cảm biến cấu tạo gồm điện trở giống đặt theo cấu trúc dạng mạch cầu Wheatstone Các điện trở có kích thước giống 1×10 mm với chiều dày lớp màng từ tính Ni80Fe20 t = nm chế tạo thiết bị phún xạ catốt ATC-2000FC Bốn điện cực cảm biến chế tạo vật liệu Cu Mặt nạ cảm biến chế tạo thiết bị quang khắc MJB4 (tại trường Đại học Quốc gia Hà Nội), sử dụng mặt nạ polymer Quy trình chế tạo cảm biến mơ hình 2.1 (a,b,c, d) Hình 2.1 (a) Qui trình chế tạo cảm biến sử dụng mặt nạ điện trở (a), mặt nạ điện cực (b), cảm biến mô (c) cảm biến hoàn thiện (d) Trong nghiên cứu mình, để tạo phương từ hóa dễ, màng từ tính tạo phương pháp phún xạ nuôi từ trường ghim 900 Oe dọc theo phương y cảm biến suốt trình chế tạo Khi khảo sát tín hiệu, từ trường ngồi Happly đặt dọc theo trục x cảm biến Dưới tác dụng từ trường ngoài, thay đổi từ độ theo từ trường dẫn đến thay đổi điện trở hiệu ứng Hall tạo thay đổi điện áp lối Vy phụ thuộc vào từ trường Các nghiên cứu thực theo hướng chuẩn hóa qui trình cơng nghệ chế tạo, tối ưu chiều dày màng, kích thước điện trở để tăng cường dị hướng hình dạng cho sản phẩm cảm biến có độ nhạy cao vùng từ trường thấp 2.2 Máy phún xạ tạo màng Quá trình phún xạ màng thực thiết bị phún xạ catot ATC-2000FC Thiết bị phún xạ gồm phận là: buồng phún xạ, bảng điều khiển, hệ thống van bơm, hút chân khơng Hình 2.2 Thiết bị 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 có -8 -9 thể tạo chân khơng cao 10 đến 10 Torr, tốc độ đạt chân không nhanh không làm nhiễm bẩn buồng chân không không dùng chế đốt nóng dầu bơm khuếch tán Hệ thống phún xạ catot có hai buồng chân không kết nối với thông qua vách ngăn buồng buồng phụ Mẫu đưa vào buồng phụ trước, sau đưa vào buồng Bia vật liệu (Cu, Fe, Ta, FePt, IrMn, FeCo, NiFe…) hình tròn dày 3mm đường kính inch Mỗi bia đặt nguồn phún xạ, bia vật liệu từ đặt nguồn RF, bia vật liệu phi từ đặt nguồn DC 2.3 Hệ đo tính chất từ VSM Hệ đo từ kế mẫu rung (VSM) khảo sát phụ thuộc từ độ mẫu vào từ trường (M phụ thuộc vào H), xác định đường cong từ trễ, phụ thuộc từ độ vào nhiệt độ, nhiệt chuyển pha sắt từ - thuận từ TC, nhiệt chuyển pha sắt từ - siêu thuận từ (nhiệt độ Blocking TB) Hình 2.3 Sơ đồ khối hệ đo từ kế mẫu rung Nguyên lý hoạt động từ kế mẫu rung dựa tượng cảm ứng điện từ thay đổi từ thơng mẫu chuyển thành tín hiệu điện Bằng cách thay đổi vị trí tương đối mẫu có mơmen từ M với cuộn dây thu, từ thông qua tiết diện ngang cuộn dây thay đổi theo thời gian làm xuất suất điện động cảm ứng Các tín hiệu đo (tỷ lệ với M) chuyển sang giá trị đại lượng từ cần đo hệ số chuẩn hệ đo Để thực phép đo này, mẫu rung với tần số xác định vùng từ trường đồng nam châm điện Từ trường từ hoá mẫu mẫu rung tạo hiệu điện cảm ứng cuộn dây thu tín hiệu Tín hiệu thu nhận, khuếch đại xử lý máy tính cho ta biết giá trị từ độ mẫu 2.4 Hệ đo hiệu ứng Hall phẳng Để khảo sát tính chất điện cảm biến, tiến hành đo hiệu ứng từ điện trở cảm biến Sơ đồ bố trí hệ đo minh họa hình 2.4 Dòng điện khơng đổi cấp nguồn dòng chiều nối đo máy đo Hình 2.4 Sơ đồ thí nghiệm đo hiệu ứng từ điện trở Khi từ trường thay đổi lúc xảy hiệu ứng Hall phẳng làm thay đổi tín hiệu nối Hình 2.5 Ảnh chụp hệ đo hiệu ứng từ điện trở Trong trình tiến hành đo, cảm biến đặt từ trường chiều tạo nam châm cuộn dây Cường độ từ trường đo máy đo từ trường Gaussmeter Các thiết bị hiển thị từ trường cảm biến ghép nối với máy tính cho phép ghi nhận số liệu cách xác đầy đủ, ảnh chụp hệ đo thực tế hình 2.5 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tính chất từ lớp màng NiFe 3.1.1 Tính chất từ màng phụ thuộc vào từ trường ghim Để tạo tính dị hướng từ đơn trục cảm biến, đặt từ trường HBias tạo nam châm vĩnh cửu dọc theo trục cảm biến suốt q trình phún xạ tạo màng Chúng tơi khảo sát tính chất từ cảm biến phụ thuộc vào từ trường với giá trị từ trường ghim khác HBias = 900, 600, Oe Kết nghiên cứu cảm biến điều kiện cho thấy, với giá trị từ trường ghim 900 Oe, cảm biến cho tính dị hướng từ mạnh nhất, thể thông qua lực kháng từ nhỏ đường cong từ trễ dốc so với hai đường lại Kết nghiên cứu phù hợp với kết công bố trước Nhóm Đường cong từ trễ đo theo phương từ hóa dễ mẫu thể hình 3.1 Từ kết thu được, ta chọn từ trường ghim 900 Oe cho nghiên cứu Hình 3.1 Đường cong từ trễ tỉ đối cảm biến chế tạo với từ trường ghim khác nhau: 900, 600 Oe 3.1.2 Tính chất từ phụ thuộc vào tính dị hướng hình dạng cảm biến Các cảm biến khảo sát có điều kiện từ trường ghim 900 Oe bề dày t = nm có tỉ số dài/rộng khác Các điện trở cảm biến có bề rộng W = mm chiều dài thay đổi L = 5, 10 mm Đường cong từ trễ mẫu thực với từ trường theo phương song song với trục cảm biến mơ tả hình 3.2 So sánh đường cong từ trễ mẫu, ta thấy rõ vai trò dị hướng hình dạng đóng góp vào việc tăng cường dị hướng đơn trục điện trở thể thiết kế 1×10 mm với tỉ số kích thước dài/rộng L/W = 10 cho tính chất từ mềm với lực kháng từ nhỏ Với kết này, cảm biến chế tạo kết hợp với ý tưởng tăng cường dị hướng đơn trục theo hướng trông đợi cho tín hiệu cảm biến nhạy vùng từ trường thấp Tính từ mềm trơng đợi cho lối cảm biến lớn vùng từ trường nhỏ Hình 3.2 Đường cong từ hóa tỉ đối M/Ms cảm biến có chiều rộng mm chiều dài khác 5, 10 mm với từ trường song song với phương từ hóa dễ 3.1.3 Tính chất từ màng phụ thuộc vào bề dày Tính chất từ nghiên cứu loại cảm biến có kích thước 1×10 mm , điều kiện công nghệ giống bề dày lớp màng NiFe khác t = 5, 10, 15, 20 nm Đường cong từ trễ tỉ đối M/MS đo theo phương từ hóa dễ mẫu thể hình 3.3 Hình 3.3 Đường cong từ hóa tỉ đối M/Ms màng NiFe đo theo phương từ hóa dễ cảm biến có bề dày khác t = 5, 10, 15, 20 nm Kết cho thấy, cảm biến thể tính chất từ mềm tốt thể hiển đường cong từ trễ tỉ đối dốc, từ trường bão hòa nhỏ (HS ~ Oe), lực kháng từ nhỏ (Hc ˂ Oe) Tính chất từ mềm màng có bề dày khác khác Lớp màng NiFe có bề dày thấp t = nm cho tính chất từ tốt thể đường cong từ trễ tỉ đối dốc nhất, mômen từ bão hòa nhỏ lực kháng từ thấp Tính chất dị hướng từ phụ thuộc vào hình dạng, kích thước chiều dày lớp màng NiFe phù hợp với nghiên cứu hệ vật liệu cơng bố Nhóm [12,13] Kết sở cho việc tối ưu chiều dày lớp màng NiFe để chế tạo cảm biến cho độ nhạy cao vùng từ trường nhỏ Do đó, chế tạo cảm biến, chúng tơi cố định chiều dày lớp màng NiFe, t = nm nghiên cứu 3.2 Khảo sát tín hiệu Hall cảm biến có kích thước tối ưu Từ việc nghiên cứu tính chất từ điện trở điện trở với chiều dày kích thước khác chế tạo nghiên cứu hiệu ứng từ điện trở cảm biến tối ưu với cấu trúc cầu Wheatstone có kích thước điện trở 1×10 mm , bề dày màng NiFe t = nm Dòng điện cấp cho cảm biến chọn 1mA Phương từ trường ghim dọc theo trục cảm biến đặt vng góc với từ trường ngồi Hình 3.4 (a) Đường cong độ lệch (b) Đường cong độ nhạy cảm biến 1×10 mm, t = nm, dòng cấp mA Hình vẽ 3.4(a) đường cong tín hiệu lối phụ thuộc vào từ trường Ta thấy đường cong tín hiệu trơn, mịm chứng tỏ cảm biến có độ ổn định cao, độ lệch tín hiệu lối đo cảm biến lớn nhiều so với đo điện trở tương ứng Đây ưu điểm mạch cầu điện trở Wheatstone trình bày phần lý thuyết Kết cho thấy độ lệch cảm biến ∆V = 4,1 mV Từ giá trị độ lệch cảm biến, ta xác định độ nhạy cảm biến cách đạo hàm độ lệch theo từ trường ngoài, xác định công thức Đường = (mV/ Oe) cong độ nhạy cảm biến theo từ trường biểu diễn đồ thị hình 3.4(b) Độ nhạy lớn cảm biến xác định Smax = 2,25 mV/ Oe Với mục đích khai thác khả ứng dụng đo từ trường thấp, độ nhạy cảm biến quan trọng quan tâm Cảm biến đòi hỏi phải có độ nhạy cao vùng từ trường thấp Kết nghiên cứu cảm biến dựa hiệu ứng Hall với vật liệu kích thước dạng chữ thập cảm biến có tín hiệu lớn 20 lần độ nhạy lớn cỡ bậc Cảm biến so với cảm biến AMR kích thước điều kiện tương tự kết nhỏ cỡ nửa Hạn chế cảm biến kích thước cồng kềnh Chưa phù hợp với hệ vi điện tử KẾT LUẬN CHUNG Trong trình thực khố luận, chúng tơi đạt kết sau: Đã trình bày chi tiết tổng quan loại vật liệu từ hiệu ứng từ điện trở, từ điện trở dị hướng hiệu ứng Hall phẳng nghiên cứu tính chất đặc trưng hiệu ứng từ điện trở mạch cầu Wheatstone Từ chúng tơi định chọn mạch cầu Wheatstone làm cấu hình cảm biến chất Ni80Fe20 làm vật liệu chế tạo điện trở mạch cầu Đã khảo sát tính chất từ màng vào: từ trường ghim, tính dị hướng hình dạng cảm biến, bề dày màng Lớp màng NiFe có bề dày thấp t = nm cho tính chất từ tốt giúp cảm biến cho độ nhạy cao vùng từ trường nhỏ Đã chế tạo cảm biến cầu Wheatstone có lớp màng từ tính vật liệu Ni80Fe20 với điện trở có kích thước giống 1×10 mm với chiều dày lớp màng từ tính NiFe t = nm Kết cho thấy độ lệch cảm biến ∆V = 4,1 mV, độ nhạy lớn cảm biến Smax = 2,25 mV/ Oe Cảm biến dựa hiệu ứng Hall với vật liệu kích thước dạng chữ thập cảm biến có tín hiệu lớn 20 lần độ nhạy lớn cỡ bậc Cảm biến so với cảm biến AMR kích thước điều kiện tương tự kết nhỏ cỡ nửa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Khắc Quynh, Nguyễn Xuân Toàn, Bùi Đình Tú, Trần Tiến Dũng, Đỗ Thị Hương Giang, Nguyễn Hữu Đức (2017) “Nghiên cứu, chế tạo cảm biến từ dựa hiệu ứng hall phẳng (phe)”, Hội nghị Vật lý Chất rắn Khoa học Vật liệu Toàn quốc, Huế [2] Vương Văn Hiệp (và tác giả khác), Báo cáo Hội nghị Vật lý Toàn quốc lần thứ 6, Hà Nội, 2005 [3] Bùi Đình Tú (2014), Chế tạo nghiên cứu số cấu trúc spin-điện tử micrơ-nanơ ứng dụng chíp sinh học, Luận án Tiến sĩ Vật liệu linh kiện nano, Đại học Công Nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội [4] Anders Dahl Henriksen, Giovanni Rizzi, and Mikkel Fougt Hansen, Planar Hall effect bridge sensors with NiFe/Cu/IrMn stack optimized for self-field magnetic bead detection, Jounal of applied physics, 119, 093910 (2016) [5] A D Henriksen, B T Dalslet, D H Skieller, K H Lee, F Okkels, and M F Hansena, “Planar Hall effect bridge magnetic field sensors”, Journal of Applied Physics Letters 97, pp 013507-1 – 013507-3 (2012) [6] Bui Dinh Tu, Le Viet Cuong, Tran Quang Hung, Do Thi Huong Giang, Tran Mau Danh, Nguyen Huu Duc, and CheolGi Kim “Optimization of Spin-Valve Structure NiFe/Cu/NiFe/IrMn for Planar Hall Effect Based Biochips”, IEEE Transactions on Magnetics 45, pp 2378 – 2382 (2009) [7] 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”, J Appl Phys 104, p 074701, (2008) [8] Bui Dinh Tu, Tran Mau Danh, Nguyen Huu Duc, Hai Binh Nguyen, Influence of CoFe and NiFe pinned layers on sensitivity of planar Hall biosensors based on van-spinstructures, Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol 3, pp 045019 – 045022 (2012) [9] D Henriksen, B T Dalslet, D H Lee, F Okkels, and M F Hansena, “Planar Hall effect bridge magneticfield sensor”, J Appl Phys Lett (97), p 013507 (2012) [10] D R Baselt, G U Lee, M Natesan, S W Metzger, P E Sheehan, R J Colton, “A biosensor based on magnetoresistance technology”, Biosensor and bioelectrics 13, pp 731 – 739 (1998) [11] M J Haji-Sheikh and Y Yoo, 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 (2007) [12] LT Hien, LK Quynh, VT Huyen, BD Tu, NT Hien, DM Phuong, PH Nhung, DTH Giang, NH Duc, DNA-magnetic bead detection using disposable cards and the anisotropic magnetoresistive sensor, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology, 7, pp.045006 (2016) [13] L.K Quynh, B.D Tu, D.X Dang, D.Q Viet, L.T Hien, D.T Huong Giang, N.H Duc, Detection of magnetic nanoparticles using simple AMR sensors in Wheatstone bridge, Journal of Science: Advanced Materials and Devices 98-102 (2016) [14] Ripka, Pavel, Magnetic sensors and Magnetometers, Boston-London: Artech (2001) ... cho hiệu cao chọn cảm biến dạng cầu Wheatstone dựa hiệu ứng Hall phẳng làm đề tài nghiên cứu Tên đề tài khóa luận Nghiên cứu, chế tạo cảm biến đo từ trường dựa hiệu ứng Hall phẳng dạng cầu Wheatstone ... cảm biến dựa hiệu ứng Hall phẳng, hiệu ứng điện từ hiệu ứng từ điện trở, cảm biến dựa hiệu ứng Hall phẳng nghiên cứu trở lại từ năm cỡ 2000 trở lại Với mục tiêu chế tạo cảm biến đo từ trường với... đích nghiên cứu Nghiên cứu, chế tạo cảm biến đo từ trường dựa hiệu ứng Hall phẳng dạng cầu Wheatstone Đối tượng phạm vi nghiên cứu Vật liệu dạng màng mỏng sắt từ Ni80Fe20 có hiệu ứng Hall phẳng