Trong những năm gần đõy, những nỗ lực nghiờn cứu đĩ được dành riờng cho sự phỏt triển cảm biến cả về mặt lý thuyết và thực nghiệm. Hầu hết cỏc bộ cảm biến sử dụng tương tỏc spin-quỹ đạo trong cỏc vật liệu từ tớnh (cảm biến AMR và PHE)
hoặc tỏn xạ spin trong cỏc màng mỏng đa lớp (cỏc cảm biến GMR, van-spin và cỏc bộ cảm biến MTJ).
Đối với cảm biến độ nhạy cao, cỏc vật liệu được lựa chọn phải đỏp ứng cỏc
yờu cầu mong muốn như sau [77]: hệ số từ điện trở lớn ∆r/r(độ nhạy và độ lớn tớn
hiệu đầu ra trực tiếp phụ thuộc vào tham số này); điện trở lớn (điện trở lớn của cảm biến nghĩa là tiờu thụ điện năng nhỏ hơn cho cựng một tớn hiệu đầu ra); trường dị
hướng Hk thấp (độ nhạy tỉ lệ nghịch với trường dị hướng); trường tương tỏc trao
đổi giữa cỏc lớp sắt từ bị ghim và lớp sắt từ tự do Hex hay Hint (độ nhạy tỉ lệ nghịch
với trường tương tỏc trao đổi liờn phõn mạng); lực khỏng từ theo phương từ húa khú
thấp (lực khỏng từ lớn gõy ra hiện tượng trễ của cỏc điểm chuyển); từ giảo λs ≈ 0.
Trong số cỏc tài liệu nghiờn cứu cho đến nay, vật liệu nổi bật nhất cho cỏc ứng dụng
cảm biến được chế tạo từ vật liệu Perma lloy vỡ cả Hk và λs đều rất thấp với một hệ
số từ điện trở đỏng kể [83].
Cỏc cảm biến AMR và PHE về cơ bản hoạt động dựa trờn liờn kết spin-quỹ đạo của cỏc vật liệu từ tớnh, tuy nhiờn, trong cấu trỳc đa lớp nhiễu cảm biến cú thể được giảm do trường đơn trục hoặc theo một hướng, trường này ghim từ độ của lớp từ tớnh lờn đến một giỏ trị nhất định.
Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu, chỳng tụi đĩ lựa chọn lớp cảm nhận của cảm
biến là permalloy là vật liệu từ mề m (HC 3ữ5 Oe ).
Ngồi ra với lớp ghim từ chỳng tụi chọn IrMn bởi vật liệu này cú nhiệt độ
Block cao xấp xỉ 520 K (nhiệt độ Block (TB) là nhiệt độ mà tại đú trật tự phản sắt từ
bị phỏ vỡ và vật liệu trở thành chất thuận từ), nhiệt độ này cú thể đạt được ngay sau khi phỳn xạ ở nhiệt độ phũng mà khụng cần bất cứ quỏ trỡnh ủ nhiệt nào.
Do đú nú cú khả năng làm việc trong một dải rộng của nhiệt độ mụi trường mà tớnh chất từ khụng bị thay đổi. Khi chế tạo cảm biến, vật liệu này cú thể chịu được chế độ cấp dũng cao và nhờ cú ưu điểm này, tớn hiệu của cảm biến được tăng cường.
Bảng 1.2 s o sỏnh nhiệt độ Block của một số vật liệu phản sắt từ điển hỡnh, với nhiệt độ Block của vật liệu MnPt lờn tới 616 K, nhiệt độ này cao hơn hẳn nhiệt độ Block của vật liệu IrMn, tuy nhiờn để đạt được nhiệt độ này, vật liệu sau khi chế
tạo cần phải ủ ở nhiệt độ cao và trong một thời gian dài. Do đú quy trỡnh chế tạo rất phức tạp và mất nhiều thời gian.
Bảng 1.2. Nhiệt độ Block của một số vật liệu
Vật liệu CoO NiO CoNiO IrMn FeMn MnPt
TB(K) 292 463 423 523 425 616