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1、vww 论文塩表F家共振增强巨磁阻抗效应及其应用【摘要】巨磁阻抗(GMI)效应是指铁磁材料的交流阻抗在外加直流磁 场的作用下发生显著变化的现象。这种效应具有灵敏度高、响应快等 优点，在磁记录和磁传感器上有着广泛的应用前景。当今，磁敏传感 器的发展趋势是高灵敏度和小型化。本文主要从提高GMI效应的灵 敏度和改善MI传感器的性能出发，研究了 LC共振和磁力共振增强 巨磁阻抗效应，对其作用机制和最佳条件的选择作了较为系统的考 察，并试制了有一定特色的LC共振型、磁力共振型及频率调制型 MI传感器样机，主要研究内容和结果如下：1.通过磁控溅射方法， 在Fe基玻璃包裹丝外溅射一层铜，复合丝自身构成LC回
2、路，其中， 内芯层与外铜层耦合形成附加电容，而玻璃绝缘层充当电介质作用。 研究发现：(1)通过控制铜层的长度和厚度，可以调节复合丝的LC共 振频率和阻抗增强效果。GMI效应共振增强幅度与复合丝的共振频 率和线宽有着密切的关系。当包裹丝阻抗变化最佳频率处于共振曲线 斜率最大位置时，巨磁阻抗效应可以有较大的提高。(2)对于外镀铜 层的复合丝，当短接内外层一端时，与开路情况相比，可以增大等效 回路电容，降低复合丝共振频率，有利于观察巨磁阻抗效应的增强。 实验结果通过分布参数方法模拟，理论与实验结果相吻合。这种方法 对小型器件的设计具有指导意义。(3)利用LC共振模式，用Fe基玻 璃包裹丝试制了一种L
3、C共振型MI电流传感器。研究发现，灵敏度 及线性范围与MI元件选择的共振电容和驱动频率有密切的关系。本vww 论文塩表F家实验中试制的电流传感器线性范围可达0-30A，线性相关系数达0.9998，探头的半径仅为2.5mm。2.采用纵向驱动方式，测量了 Fe 基非晶、纳米晶条带的巨磁阻抗效应，研究了磁力共振增强巨磁阻抗 效应，结果表明：(1)为了得到较强的磁力共振增强巨磁阻抗效应， 所选的材料需具有高的磁弹性耦合系数K_(33)和品质因素Q,即要求 材料具有一定的磁致伸缩系数和磁导率。(2)经不同温度退火的Fe基 纳米晶条带，由于具有一定的磁致伸缩系数和磁导率，在不同的特定 驱动频率下，材料会发
4、生磁力共振，因而大大增强了材料的巨磁阻抗 效应。经480C退火长为1.5cm的条带，当频率为133kHz时，巨磁 阻抗效应可以增强到15462%，是原来最大巨磁阻抗效应的12倍， 最大灵敏度为7300%/Oe，是没有发生共振时灵敏度的29倍。(3) 利用磁力共振模式，研制了一种高灵敏的MI传感器，磁场测量精度 可达10(-7)T。 3 .利用应力退火方法，对Fe_(73)Cu_1Nb_(1.5)V_2Si_(13.5)B_9 薄带进行了退火处理，研究了 采用不同应力退火条带制成的频率调制型MI传感器输出特性。实验 结果显示材料磁化过程中的磁矩转动有利于提高传感器的线性度。采 用59.8MPa退
5、火条带制成的MI传感器在土2Oe内输出线性相关系数 可达0.9999，灵敏度为15%/Oe。【关键词】共振增强巨磁阻抗效 应LC共振磁力共振GMI传感器Fe基非晶Fe基纳米晶【学位授予单位】华东师范大学【学位级别】博士vww 论文塩表F家【学位授予年份】2007【分类号】O482.52【目录】摘要6-8ABSTRACT8-13第一章绪论13-391.1引言13-141.2 巨磁阻抗(GMI)效应14-201.3GMI效应研究现状20-261.4GMI传感器 及其应用26-341.5论文的设计思想和研究内容34-35参考文献35-39 第二章实验技术和测试原理39-482.1引言392.2材料
6、选择与样品制备 39-432.3膜厚的测量43-442.4磁性能测试44-452.5巨磁阻抗效应测量 45-47参考文献47-48第三章LC共振增强GMI效应研究48-663.1引 言483.2外镀铜层复合结构丝48-493.3Cu层厚度对复合结构丝GMI 效应的影响49-543.4Cu层长度对复合结构丝 GMI效应的影响 54-563.5复合结构丝的几何模型与模拟计算56-593.6LC共振型MI传 感器59-643.7本章小结64-65参考文献65-66第四章磁力共振增强 GMI效应研究66-844.1引言664.2磁力共振简介66-714.3条带长度对 磁力共振增强GMI效应的影响71-734.4退火温度对磁力共振增强 GMI效应的影响73-754.5最佳条件下观察Fe基纳米晶材料磁力共振 增强GMI效应75-784.6CO基非晶材料的磁力共振增强GMI效应 78-794.7磁力共振型MI传感器79-824.8本章小结82-83参考文献 83-84第五章频率调制型MI传感器性能研究84-935.1引言845.2频率 调制型MI传感器电路原理84-855.3应力退火对条带磁性能及GMI 效应的影响85-875.4不同应力退火条带对传感器性能的影响87-915.5 本章小结91-92参考文献92-93第六章全文总结与展望93-966.1全文
