1. Lý do chọn đề tài
3.1. Nghiên cứu tính chất từ điện trở của màng mỏng chế tạo cảm biến
Sau khi lựa chọn vật liệu chế tạo cảm biến là NiFe, chúng tôi khảo sát tính chất từ điện trở của màng mỏng chế tạo cảm biến thông qua phép khảo sát 4 mũi dò như hình 3.2
Hình 3.1. Mô hình phép khảo sát 4 mũi dò trên màng mỏng
Quan sát hình 3.2 ta thấy đường đi và đường về không hoàn toàn trùng khít lên nhau, đây là do hiện tượng từ trễ trong vật liệu sắt từ. Màng mỏng có sự thay đổi điện áp U = 0,3 mV, giá trị này rất nhỏ do giá trị điện trở của mảng mỏng nhỏ. Ngoài ra do ảnh hưởng của nhiễu bên ngoài, đặc biệt là nhiễu nhiệt mà màng mỏng có tín hiệu nhiễu nền lớn. Do đó, để hạn chế nhiễu nền, chúng tôi lựa chọn cấu hình mạch cầu Wheatstone làm cấu hình cho cảm biến.
Hình 3.2. Sự thay đổi điện áp của màng mỏng theo từ trường với I = 5mA trong dải từ -50 50 Oe.
31
3.2. Khảo sát tính chất từ của cảm biến
Quá trình khảo sát tính chất từ và đường cong từ hóa của cảm biến được thực hiện nhờ thiết bị từ kế mẫu rung VSM. Hình 3.3là đường cong từ hóa của cảm biến cầu tròn đường kính d = 3 mm khi khảo sát tính chất từtheohai phương:
1. Từ trường ngoài (H) song song với phương ghim (phương từ hóa dễ). 2. Từ trường ngoài vuông góc với phương từ hóa dễ.
3. Qua đường cong ta nhận thấy rõ được sự khác biệt về dị hướng theo phương ghim của cảm biến. Đường cong từ hóa theo phương vuông góc với phương ghim có sự thay đổi dần dần theo từ trường ngoài và đạt giá trị bão hòa tại từ trường lớn = 20 Oe. Điều này là do quá trình quay moment từ theo phương của từ trường ngoài trong trường hợp vuông góc là khó. Trong khi đó, theo phương song song với phương ghim có sự đảo từ rất rõ nét thông qua sự thay đổi đột ngột và dễ dàng đạt giá trị bão hòa. Đó là do các moment từ trong lòng vật liệu lúc đầu đã được định hướng gần với phương từ trường ngoài (do quá trình ghim với từ trường cao trong khi phún xạ, chế tạo màng) nên chỉ cần với từ trường nhỏ cũng đủ để định hướng các moment từ theo hướng từ trường ngoài.
4. Ngoài ra chúng ta còn thấy được cảm biến có lực kháng từ nhỏ ( = 5 Oe), do đó thể hiện được tính từ mềm, điều này rất quan trọng vì tính từ mềm sẽ trông đợi được độ nhạy của cảm biến lớn trong vùng từ trường nhỏ.
32
Hình 3.3. Đường cong tỉ đối M/ theo lần lượt a) phương song song và b) vuông góc với trục từ hóa dễ
Bảng 3.1. Thông số trong đường cong tỉ đối M/ theo phương song song và vuông góc với trục dễ
Cảm biến cầu tròn d =3 mm Chiều dày màng 5nm 12 4 20 5
33