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传感器是物联网技术发展的核心组件之一,产业升级和薄膜技术发展要求磁性传感器具有高灵敏度、小型化、易集成、低成本等特点。目前市面上正在使用或研发的磁性传感器(霍尔效应磁性传感器、巨磁电阻传感器、磁通门、光泵磁力仪等)在功能或尺寸上都具有一定的局限性。因此,研究可集成加工、且具有高灵敏度的弱磁场传感器,对产业升级发展具有重大意义。近年来,基于压电材料和磁致伸缩材料制备的磁电耦合磁性传感器引起人们广泛关注。根据文献报道,采用MEMS工艺制备的Co Fe Si B/Al N磁电耦合传感器分辨率能够p T量级,有望在心、脑磁图扫描方面得到应用。然而,该材料体系中,压电/铁磁的耦合效应并未达到高灵敏磁场传感器的要求。因此,选择适当的材料,加强压电/铁磁之间的耦合,成为提高磁性传感器灵敏度的关键技术。一方面,在磁致伸缩材料的选择上遵循两个原则:(1)磁致伸缩效应要强,进而获得较大的磁电耦合;(2)软磁性能要优,进而保证磁场探测的高灵敏度。软磁铁氧体材料成本低廉,但是软磁性能远不及金属材料;传统Terfenol-D具有最佳的磁致伸缩性能,但其价格昂贵、饱和磁场高,不利于弱磁场探测;软磁坡莫合金(Fe20Ni80)或者Co Fe Si B等材料具有优异软磁性能,但其最大磁致伸缩仅为20-50 ppm,磁电耦合性能较差。Fe Ga合金是近年来广受关注的一种新型材料。在Fe、Ga原子比例约为Fe80Ga20时,其磁致伸缩能够达到400 ppm,饱和磁化强度约1.7 T,矫顽力低于100 Oe,能够满足磁性传感器高灵敏度的要求。另一方面,采用环境友好型BNTO-BTO陶瓷等作为压电材料,并在压电材料上生长磁性Fe Ga薄膜,有望获得更好的磁电耦合性能,进而为制备出高灵敏度的磁电耦合磁性传感器打好基础。本论文从近年来新兴的Fe Ga合金材料入手,主要进行了离子束溅射法制备Fe Ga薄膜及其磁传感性能的研究。我们通过不同薄膜厚度、不同溅射距离、不同溅射气压等实验探索,逐步摸索出了单晶Si上生长Fe Ga合金的工艺参数;为了进一步提高磁性材料的灵敏度,我们通过掺杂的方法优化了薄膜的软磁性能,成功降低了Fe Ga薄膜的矫顽力;我们还通过倾斜溅射的方法,诱导出了Fe Ga薄膜的面内单轴各向异性,该结果有利于拓展薄膜在高频下的应用;最后,我们在Fe Cu Nb Si B上生长Fe Ga薄膜,研究巨磁阻抗效应的变化,结果发现通过在非晶带表面生长Fe Ga,能够有效增大其巨磁阻抗效应;另外,通过在0.89(Bi0.5Na0.5)Ti O3-0.11Ba Ti O3陶瓷上生长Fe Ga薄膜,我们观察到了典型的应力传递的磁电耦合效应,该结果也为未来实现基于Fe Ga的磁电耦合传感器奠定了良好基础。