4. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.2. Tính chất từ điện trở trên cảm biến dạng cầu Wheatstone
Từ kết quả khảo sát tính chất từ trên màng NiFe ở trên làm cơ sở cho việc chế tạo cảm biến với mục đích tăng cƣờng tín hiệu thế lối ra phụ thuộc
25
vào từ trƣờng. Cảm biến đƣợc thiết kế phải có tín hiệu từ điện trở lớn, rất nhạy trong vùng từ trƣờng nhỏ, do đó, bề dày cảm biến trong khóa luận đƣợc chọn là 5 nm.
Kết quả sự thay đổi tín hiệu từ điện trở và độ nhạy ( =
) của cảm biến đƣợc nghiên cứu tại dòng cấp I = 0,1 mA đƣợc chỉ ra trên hình 3.2.
Hình 3.2: Đường cong tín hiệu từ điện trở và độ nhạy của cảm biến cầu Wheatstone cấu trúc nối tiếp – song song (S1), đo tại dòng cấp I = 0,1 mA
Từ đồ thị hình vẽ trên ta thấy, độ lệch tín hiệu điện thế lớn nhất đạt đƣợc ΔV = 1.18 mV và độ nhạy lớn nhất đạt đƣợc SH = 0,32 mV/Oe, tại dòng cấp
0,1 mA.
Kết quả nghiên cứu trƣớc đây trên cảm biến cầu Wheatstone cấu trúc đơn thanh điện trở S2 (có cùng kích thƣớc trên một thành phần nhỏ tƣơng tự nhƣ cảm biến đang nghiên cứu, kích thƣớc 0,15 × 4 mm, chiều dày 5 nm) đã đƣợc công bố, tín hiệu lối ra và độ nhạy cảm biến tại dòng cấp I = 1 mA đạt đƣợc lần lƣợt là ΔV = 7.6 mV and SH = 2.15 mV/Oe [14].
Nếu đem so sánh kết quả của cảm biến S1 với cảm biến S2 đƣợc quy về cùng dòng cấp I = 0,1 mA, ta có thể vẽ đƣợc đồ thị so sánh nhƣ hình 3.3.
26
Hình 3.3: Đường cong so sánh độ lệch thế lối ra theo từ trường ngoài một chiều trên các cảm biến S1 và S2, đo tại dòng cấp 0,1mA.
So sánh giá trị độ lệch tín hiệu và độ nhạy lớn nhất của 2 cảm biến S1 và S2 ta có số liệu đƣợc liệt kê tại bảng 3.1.
Bảng 3.1: Bảng so sánh độ lệch tín hiệu và độ nhạy lớn nhất của 2 cảm biến S1 và S2, tại dòng cấp 0,1 mA
Từ kết quả trên đồ thị hình 3.3 và trên bảng 3.1 ta thấy tín hiệu của cảm biến có cấu trúc tổ hợp đƣợc nghiên cứu lớn hơn nhiều so với cảm biến có cấu trúc đơn giản. Cụ thể, độ lệch thế ΔV lớn hơn 1,475 lần, SH lớn hơn 1,524 lần. Điều này có thể đƣợc lý giải là do ta tăng cƣờng tính dị hƣớng hình dạng dẫn đến dị hƣớng từ đơn trục của cảm biến làm cho cảm biến có tỉ số dài/rộng càng lớn thì tín hiệu càng cao. Hiệu ứng AMR của mỗi thành phần điện trở nhỏ trên cảm biến tổ hợp đóng góp tổng hợp vào cảm biến S1 làm cho tín hiệu trên cảm biến này lớn hơn so với tín hiệu trên cảm biến đơn thanh S2.
Đem so sánh kết quả này với các kết quả đƣợc công bố trên cùng hiệu ứng AMR của Miller tín hiệu của cảm biến S2 lớn hơn 160 lần. Còn đem so
Cảm biến ΔV (mV) SH (mV/Oe)
S1 1.18 0.32
27
sánh với công bố bởi M. J. Haji-Sheikh thì cảm biến S2 đạt đƣợc gần tƣơng đƣơng nhƣng so với các cảm biến có cùng chức năng dựa trên các cấu trúc phức tạp nhƣ Hall, van-spin thì tín hiệu lớn hơn rất nhiều [2, 3].