Từ kết quả nghiên cứu tín hiệu lối ra phụ thuộc vào bề dày của các cảm biến, ta lựa chọn các màng chế tạo là 3nm để khảo sát sự phụ thuộc của tín hiệu lối ra vào tỉ số kích thước dài/rộng của các thanh trở. Ở đây, chiều rộng của các thanh trở được giữ không đổi là 1mm còn chiều dài thay đổi ứng với các giá trị là 3; 5; 7mm. Sự phụ thuộc tín hiệu của các cảm biến và độ nhạy của các cảm biến tương ứng được thể hiện trong hình 3.6a và 3.6b.
Hình 3.6: Sự phụ thuộc thế lối ra của cảm biến theo từ trường khi thay đổi tỉ số dài/rộng của các thanh trở với thang từ trường lớn (a) và nhỏ (b).
Từ hình vẽ ta thấy tín hiệu lối ra của cảm biến phụ thuộc rất mạnh vào tỉ số dài/rộng của các thanh trở. Độ lệch thế và độ nhạy tăng lên khi tăng tỉ số dài/rộng của các thanh: ΔU tăng từ 3,2mV ứng với mẫu 1x3mm lên đến 18mV ứng với mẫu 1x7mm, tức là tăng lên hơn 5 lần; độ nhạy S của cảm biến cũng tăng tương ứng 0,15 m /Oe lên đến 1,07 mV/Oe. Giá trị cụ thể độ lệch thế và độ nhạy tương ứng với từng cảm biến được chỉ ra tại bảng 3.2.
33
Bảng 3.2. Độ lệch thế và độ nhạy của các cảm biến khi thay đổi tỉ số dài/rộng của các thanh trở.
Loại cảm biến Độ lệch thế ΔU
(mV) Độ nhạy (mV/ Oe) 1x3mm 3,2 0,15 1x5mm 13,1 1,05 1x7mm 18 1,07
Từ các kết quả nghiên cứu ở trên ta có thể kết luận, tín hiệu lối ra của cảm biến phụ thuộc vào tính dị hướng hình dạng bao gồm cả bề dày và tỉ số dài/rộng của các thanh trở. Từ đây, ta có thể suy ra khi tính dị hướng hình dạng càng lớn thì điện trở của các thanh trở NiFe càng lớn. Điều này dẫn tới việc thay đổi mạnh điện trở theo cặp của các thanh trở khi đặt trong từ trường ngoài làm cho hiệu tăng ở các mẫu có tính dị hướng cao.
Với công nghệ chế tạo đơn giản là sử dụng mặt nạ Polymer và màng đơn lớp nhưng kết quả đạt được ΔU = 18m và độ nhạy S = 1,07mV/Oe trên cảm biến có cấu hình 1x7mm tại bề dày 3nm và dòng điện 5mA có thể so sánh được với các cảm biến cùng chức năng sử dụng công nghệ phức tạp như quang khắc, chế tạo màng đa lớp... dựa trên các hiệu ứng spin-van hay TMR... đã được công bố [5].
34
KẾT LUẬN
Với việc ứng dụng công nghệ chế tạo cảm biến nhờ vào hệ thống thiết bị máy phún xạ catot, máy cắt laser, thiết bị từ kế mẫu rung và hệ đo điện từ tại phòng thí nghiệm Micro - nano, chúng tôi đã nghiên cứu và chế tạo ra cảm biến có cấu hình mạch cầu Wheastones hoạt động dựa trên hiệu ứng từ - điện trở dị hướng (AMR). Trong khóa luận, chúng tôi đã thực hiện một số công việc sau:
- Nghiên cứu và lựa chọn ra cảm biến có cấu hình dạng mạch cầu Wheatstone
- Nghiên cứu sự ảnh hưởng của kích thước thanh trở trong mạch cầu lên tính chất của cảm biến.
- Nghiên cứu ảnh hưởng bề dày của màng NiFe lên tính chất của cảm biến Với công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, cảm biến được chế tạo có độ nhạy cao có thể so sánh được với các thiết bị cảm biến đã công bố.
35
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1]. Nguyễn Hữu Đức (2008), Vật liệu từ cấu trúc nano và điện tử học spin, NXB ĐHQG Hà Nội.
Tiếng Anh
[2]. Bridgeman, P. W. (1939), Biographical Memoir of Edwin Herbert Hall, National Academy of Sciences.
[3]. D. Astrov Sov (1960), Phys. JETP 11, 708.
[4]. Dieny, V.S.Speriosu, S. Metin, S. S. P. Parkin, B. A. Gurney, P. Baumgart, and D. R. Wilhoit (1991), “Magnetontransport properties of magnetically soft spin-valve (invited)”, J. Appl. Phys. (69), 4774.
[5]. Fred Hochgraf (1998), Materials Handbook, Ninth Edition, Vol.10.
[6]. Gould, R. Gordon (1959). “The LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, In Franken, P.A. and Sands, R.H. (Eds.). The Ann Arbor Conference on Optical Pumping, the University of Michigan, p. 128. OCLC 02460155.
[7]. I. Dzyaloshinskii Zh (1960), Exp. Teor. Fiz. 37, 881.
[8]. Janice Nickel (1995), Magnetoresistance Overview, Hewlett-Packard Laboratories, Technical Publications Department.
[9]. Junyi Zhai, Shuxiang Dong, Zengping Xing, Jiefang Li, and D. Viehland, (2007), Geomagnetic sensor based on giant magnetoelectric effect, Applied Physics Letters 123513.
[10]. L. Landau & E. Lifshitz (1960), "Electrodynamics of continuous media" Pergamon press
[11]. Michael, J. Caruso, Applications of meagnetoresistive sensors in navigation systems, Honey Well InC.
36 [13]. P. Debye Z. Phys (1926), 36, 300.
[14]. Robert C. O’Handley (2000), Modern Magnetic Materials: Principles and Applications, John Wiley & Sons.
[15]. Shuxiang Dong, Junyi Zhai, Jiefang Li, and D. Vi1ehland (2006), Appl. Phys. Lett, 89 252904.
[16]. Siegman, Anthony E (1986), “Lasers”, University Science Books, p. 2. ISBN 0-935702-11