【摘 要】
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磁性隧道结磁场传感器作为一种非接触式传感器,在自动化技术、卫星定位、精密测量等领域有着广泛的应用,目前在磁阻变化率等磁性能方面需进一步提高。本文采用磁控溅射方法和剥离工艺设计并制作了基于MgO磁性隧道结磁场传感器,磁性隧道结膜结构由下到上分别为衬底层(Si/SiO_2)、底电极层(Ta)、改善交换偏置层(IrMn)、铁磁层1(CoFeB)、隧道势垒层(MgO)、铁磁层2(CoFeB)及顶电极层(T
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磁性隧道结磁场传感器作为一种非接触式传感器,在自动化技术、卫星定位、精密测量等领域有着广泛的应用,目前在磁阻变化率等磁性能方面需进一步提高。本文采用磁控溅射方法和剥离工艺设计并制作了基于MgO磁性隧道结磁场传感器,磁性隧道结膜结构由下到上分别为衬底层（Si/SiO2）、底电极层（Ta）、改善交换偏置层（IrMn）、铁磁层1（CoFeB）、隧道势垒层（MgO）、铁磁层2（CoFeB）及顶电极层（Ta）,采用惠斯通桥路将磁性隧道结相连接,构成了MgO磁性隧道结磁场传感器。本文在不同制备条件下制备了多层膜结构,采用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、台阶仪等表征测试方法分析了多层膜的微结构,总结出优化的制备条件。本文使用L-Edit软件绘制了磁性隧道结芯片版图的3种设计方案,设计了6种隧道结结面积尺寸,同时还设计了不同隧道结结面积尺寸的集成化芯片,完成传感器芯片的晶圆级制作,最后对各设计方案传感器芯片进行了无磁化封装。在室温条件下,本文采用磁场传感器测试系统对芯片进行了特性测试,使用沉积态和不同退火温度下的磁性隧道结芯片,进行了I-V特性测试和磁阻特性测试。实验结果表明,6种隧道结结面积尺寸中,隧道结结面积为50×50（μm2）时表现出良好的I-V特性和磁阻特性,磁阻总变化量为1.491KΩ,隧道结磁阻变化率为33.6%,灵敏度为1.24Ω/Gs。通过计算,得出MgO磁性隧道结磁场传感器的输出电压变化,实现了对磁场信号的测量。
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