CN114034932B - 一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法 - Google Patents

一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114034932B
CN114034932B CN202111298680.6A CN202111298680A CN114034932B CN 114034932 B CN114034932 B CN 114034932B CN 202111298680 A CN202111298680 A CN 202111298680A CN 114034932 B CN114034932 B CN 114034932B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hall
magnetic field
external magnetic
bar device
plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111298680.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114034932A (zh
Inventor
陈焕坚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Lab
Original Assignee
Zhejiang Lab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Lab filed Critical Zhejiang Lab
Priority to CN202111298680.6A priority Critical patent/CN114034932B/zh
Publication of CN114034932A publication Critical patent/CN114034932A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114034932B publication Critical patent/CN114034932B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/08Measuring resistance by measuring both voltage and current
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1253Measuring galvano-magnetic properties

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及磁性材料及磁电输运测量技术领域,尤其涉及一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法。相较于通过传统的电输运测量方法表征磁性材料的平面霍尔电阻,本发明去除反常霍尔电阻对亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻测量的影响。通过该方法可准确地获得亚铁磁垂直各向异性薄膜在磁矩补偿温度(或磁矩补偿点)附近的平面霍尔电阻,为研发基于亚铁磁平面霍尔效应的磁传感器和磁性随机存储器提供了技术支持。此外,该方法为研究亚铁磁材料复杂的电输运特性提供了丰富的探测和分析方法。

Description

一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法
技术领域
本发明属于磁性材料及磁电输运测量技术领域,具体涉及一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法。
背景技术
平面霍尔效应是磁性材料的一种本征的自旋输运特性,具体表现为:沿着x方向通电流、磁矩在x-y面转角度时,在y方向可探测出一个电压(Vxy),并且Vxy与电流和外磁场之间的夹角
Figure GDA0003551155950000011
满足三角函数关系。平面霍尔效应类似于各向异性磁电阻,它们具有相同的物理机制:磁性材料的自旋轨道耦合作用引起电子散射呈现出各向异性。
磁性材料的平面霍尔效应,可应用于设计磁传感器和磁性随机存储器等器件。平面霍尔效应磁传感器由于具有精度高、信噪比高等优点,被广泛应用于工业检测、航空航天、国防科技、智能汽车和医疗健康等领域。
磁性材料平面霍尔效应的大小一般通过平面霍尔电阻(RPHE)来衡量。目前表征RPHE的一种常见方法为:在x-y面内施加一定大小的外磁场,使得材料的磁矩躺在x-y面内;随后改变外磁场与电流之间的夹角
Figure GDA0003551155950000012
让材料的磁矩在x-y面内旋转,同时测量RH,获得
Figure GDA0003551155950000013
的变化关系,最终通过公式拟合求出RPHE。这种方法非常适合表征垂直磁各向异性较小的磁性材料的RPHE。然而,当表征垂直磁各向异性较大的亚铁磁材料,尤其是表征亚铁磁材料在磁矩补偿温度(或磁矩补偿点)附近的RPHE时,上述方法将不再适用。主要原因为:亚铁磁材料在磁矩补偿温度附近时,即使施加很大的外磁场(仪器可提供的最大磁场),磁矩也难以躺在x-y面内,其在z方向有投影。因此,发明出一种精确测量亚铁磁材料尤其是亚铁磁材料在磁矩补偿温度(或磁矩补偿点)附近的RPHE非常重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法,可准确地测量垂直各向异性较大的亚铁磁材料的平面霍尔电阻,尤其适合表征亚铁磁材料在磁矩补偿温度(或磁矩补偿点)附近的平面霍尔电阻。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
本申请公开了一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜平面霍尔电阻的方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
S1、将亚铁磁垂直各向异性薄膜制成霍尔棒器件,将该霍尔棒器件放入综合物性测量系统中,调节温度,并施加外磁场,让亚铁磁材料的净磁矩正向饱和;
S2、调节外磁场,使得过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为0°或180°,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000216
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA0003551155950000021
使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得霍尔电阻RH
Figure GDA00035511559500000217
的变化曲线
Figure GDA0003551155950000022
S3、调节外磁场,使得过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为0~180°,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000218
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA0003551155950000023
使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得霍尔电阻RH
Figure GDA00035511559500000219
的变化曲线
Figure GDA0003551155950000024
S4、调节外磁场,使得亚铁磁材料的净磁矩负向饱和;
S5、调节外磁场,使得过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为180°或0°,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000220
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA0003551155950000025
使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得霍尔电阻RH
Figure GDA00035511559500000221
的变化曲线
Figure GDA0003551155950000026
S6、根据
Figure GDA0003551155950000027
Figure GDA0003551155950000028
的结果计算出亚铁磁的反常霍尔电阻RAHE,再根据反常霍尔电阻RAHE
Figure GDA0003551155950000029
求出θ和平面霍尔电阻RPHE
作为优选,所述步骤S2中当过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为0°时,所述
Figure GDA00035511559500000210
的拟合公式为
Figure GDA00035511559500000211
当过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为180°时,所述
Figure GDA00035511559500000212
的拟合公式为
Figure GDA00035511559500000213
其中θtilted为外磁场偏离x-y面的倾角。
作为优选,所述步骤S3中
Figure GDA00035511559500000214
的拟合公式为
Figure GDA00035511559500000215
其中θtilted为外磁场偏离x-y面的倾角。
作为优选,所述步骤S5中当过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为0°时,所述
Figure GDA0003551155950000031
的拟合公式为
Figure GDA0003551155950000032
当过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为180°时,所述
Figure GDA0003551155950000033
的拟合公式为
Figure GDA0003551155950000034
其中θtilted为外磁场偏离x-y面的倾角。
作为优选,所述步骤S2、S3和S4中
Figure GDA0003551155950000035
的变化步长为10°。
本发明的有益效果:
1、测量方法简单,测量过程与传统的电输运方法表征磁性材料平面霍尔电阻的步骤一致;
2、分析方法科学,对亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的测量结果提出更为科学的分析;
3、适用范围广泛,尤其适合测量亚铁磁垂直各向异性薄膜在磁矩补偿温度(或磁矩补偿点)附近的平面霍尔电阻,也适合表征垂直各向异性场较大的铁磁材料的平面霍尔电阻;
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1磁性材料的平面霍尔电阻的测量示意图;
图2亚铁磁材料的平面霍尔电阻测量时的外磁场和磁化强度分布图,(a)垂直各向异性较小的情形,(b)垂直各向异性较大的情形;
图3本发明的方法测量Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜在T=20K时的平面霍尔电阻;
图4本发明的方法测量Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜在T=160K时的平面霍尔电;阻
图5本发明的方法测量Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜在T=300K时的平面霍尔电;阻
图6本发明的方法测量Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜的平面霍尔电阻随温度的变化;
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面通过附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
本实施例提供了一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜平面霍尔电阻的方法,并应用于测量Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜在不同温度下的平面霍尔电阻。
图1为测量磁性材料平面霍尔电阻的结构示意图,沿着霍尔棒器件的纵向(x方向)通电流、外磁场和磁矩在x-y面内转角度时,在霍尔棒器件的横向(y方向)可探测出一个电压(Vxy)。Vxy即为平面霍尔电压VPHE,并且VPHE与电流和外磁场之间的夹角
Figure GDA0003551155950000043
满足三角函数关系。上述结构适用于所有磁性材料的平面霍尔电阻的测量。在本实施例中,发明人也采用该结构表征Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜的平面霍尔电阻。
对于Pt/[Co/Tb]2亚铁磁垂直各向异性多层膜,其垂直磁各向异性随测量温度显著变化。当测量温度远离Pt/[Co/Tb]2的磁矩补偿温度,且x-y面内的外磁场足够大时,Co、Tb的磁化强度(MCo、MTb)被外磁场完全拉到x-y面内,并且MCo和MTb随外磁场在x-y面内转角度,如图2(a)所示。在该情形下,Pt/[Co/Tb]2的霍尔电阻RH
Figure GDA0003551155950000044
的变化关系可表示为:
Figure GDA0003551155950000041
公式右边的第一项为平面霍尔对RH的贡献,第二项为外磁场偏离x-y面时反常霍尔对RH产生的影响,其中θ为MCo与z轴之间的夹角、RAHE为Pt/[Co/Tb]2的反常霍尔电阻、θtilted为外磁场偏离x-y面的倾角(θtilted~3°)。
当测量温度接近Pt/[Co/Tb]2的磁矩补偿温度时,Pt/[Co/Tb]2的垂直各向异性非常大,PPMS可提供的最大磁场无法把MCo和MTb完全拉到x-y面内。此时MCo和MTb既在x-y面内有分量,又在z方向有分量,如图2(b)所示。在该情形下,Pt/[Co/Tb]2的霍尔电阻RH
Figure GDA0003551155950000045
的变化关系应表示为:
Figure GDA0003551155950000042
公式右边的第一项为反常霍尔对RH的贡献,第二项为平面霍尔对RH的贡献,第三项为外磁场偏离x-y面时反常霍尔对RH产生的影响,其中θ为MCo与z轴之间的夹角、RAHE为Pt/[Co/Tb]2的反常霍尔电阻、θtilted为外磁场偏离x-y面的倾角(θtilted~3°)。因此,为了准确获得Pt/[Co/Tb]2在磁矩补偿温度附近的RPHE,须去除RAHE对Pt/[Co/Tb]2平面霍尔电阻测量的影响。
以下具体实施了测量温度为20K、160K和300K时Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜的平面霍尔电阻的测量。
实施例1
测量并分析Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜在T=20K时的平面霍尔电阻,步骤如下:
(1)将Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜的霍尔棒器件放入PPMS中,将温度降至20K,再施加足够大的磁场(外磁场偏离样品x-y面的倾角为θtilted~3°)、让净磁矩正向饱和(+Mz);
(2)施加大小为0.1T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA0003551155950000046
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA0003551155950000047
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA0003551155950000051
曲线,由于施加的外磁场很小,MCo与z轴的夹角θ=180°,因此
Figure GDA0003551155950000052
曲线的拟合公式为:
Figure GDA0003551155950000053
(3)施加大小为8 T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000514
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1 mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA00035511559500000515
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA0003551155950000054
曲线,拟合公式为:
Figure GDA0003551155950000055
(4)施加足够大的磁场(外磁场偏离样品x-y面的倾角为θtilted~3°)、让净磁矩负向饱和(-Mz);
(5)施加大小为0.1 T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000516
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1 mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA00035511559500000517
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA0003551155950000056
曲线,由于施加的外磁场较小,MCo与z轴的夹角θ=0°,因此
Figure GDA0003551155950000057
曲线的拟合公式为:
Figure GDA0003551155950000058
(6)根据步骤(2)和步骤(5)的结果计算出RAHE,把RAHE代入步骤(3)的结果中,根据RAHEcosθ和RAHE求出θ,再将θ带入步骤(3)的拟合公式中,拟合出RPHE,即RPHE=0.044Ω,θ=119.1°。
图3为T=20 K时Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜霍尔电阻的测量值与拟合曲线,外磁场为0.1 T(+Mz)和0.1 T(-Mz)时的霍尔电阻用于表征RAHE,外磁场为8 T(+Mz)时的霍尔电阻用于拟合RPHE。由图可知,通过上述方法可很好的拟合出亚铁磁多层膜在垂直各向异性场较大时的RPHE
实施例2
测量并分析Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜在磁矩补偿温度附近,即T=160 K时的平面霍尔电阻,步骤如下:
(1)完成实施例1之后,在T=20 K时施加足够大的磁场(外磁场偏离样品x-y面的倾角为θtilted~3°)、让净磁矩正向饱和(+Mz),再将温度升至160 K;
(2)施加大小为0.1 T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000518
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1 mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA00035511559500000519
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA0003551155950000059
曲线,由于施加的外磁场很小,θ=180°,因此
Figure GDA00035511559500000510
曲线拟合公式为:
Figure GDA00035511559500000511
(3)施加大小为8 T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000520
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1 mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA00035511559500000521
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA00035511559500000512
曲线,拟合公式为:
Figure GDA00035511559500000513
(4)降温至20 K,施加足够大的磁场(外磁场偏离样品x-y面的倾角为θtilted~3°)、让净磁矩负向饱和(-Mz),再将温度升至160K;
(5)施加大小为0.1T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000612
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA00035511559500000613
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA0003551155950000061
曲线,由于施加的外磁场较小,θ=0°,因此
Figure GDA0003551155950000062
曲线的拟合公式为:
Figure GDA0003551155950000063
(6)根据步骤(2)和步骤(5)的结果计算出RAHE,把RAHE代入步骤(3)的结果中,根据RAHEcosθ和RAHE求出θ,再将θ带入步骤(3)的拟合公式中,拟合出RPHE,即RPHE=0.143Ω,θ=163.9°。
图4为T=160K时Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜霍尔电阻的测量值与拟合曲线,外磁场为0.1T(+Mz)和0.1T(-Mz)时的霍尔电阻用于表征RAHE,外磁场为8T(+Mz)时的霍尔电阻用于拟合RPHE。由图可知,通过上述方法可很好的拟合出亚铁磁多层膜在磁矩补偿温度附近(垂直磁各向异性场非常大)的RPHE
实施例3
测量并分析Pt/[Co/Tb]2的垂直各向异性多层膜远离磁矩补偿温度,即T=300K时的平面霍尔电阻,步骤如下:
(1)完成实施例2之后,将温度升至300K,再施加足够大的磁场(外磁场偏离样品x-y面的倾角为θtilted~3°)、让净磁矩正向饱和(+Mz);
(2)施加大小为0.1T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000614
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA00035511559500000615
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA0003551155950000064
曲线,由于施加的外磁场很小,θ=0°,因此
Figure GDA0003551155950000065
曲线的拟合公式为:
Figure GDA0003551155950000066
(3)施加大小为6T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000616
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA00035511559500000617
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA0003551155950000067
曲线,拟合公式为:
Figure GDA0003551155950000068
(4)施加足够大的磁场(外磁场偏离样品x-y面的倾角为θtilted~3°)、让净磁矩负向饱和(-Mz);
(5)施加大小为0.1T的外磁场,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure GDA00035511559500000618
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入大小为1mA的电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure GDA00035511559500000619
(步长为10°),使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得
Figure GDA0003551155950000069
曲线,由于施加的外磁场较小,θ=180°,因此
Figure GDA00035511559500000610
曲线的拟合公式为:
Figure GDA00035511559500000611
(6)根据步骤(2)和步骤(5)的结果计算出RAHE,把RAHE代入步骤(3)的结果中,根据RAHEcosθ和RAHE求出θ,再将θ带入步骤(3)的拟合公式中,拟合出RPHE,即RPHE=0.137Ω,θ=90.3°。
图5为T=300K时Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜霍尔电阻的测量值与拟合曲线,外磁场为0.1T(+Mz)和0.1T(-Mz)时的霍尔电阻用于表征RAHE,外磁场为6T(+Mz)时的霍尔电阻用于拟合RPHE
此外,发明人采用本发明方法系统地、精确地测量了Pt/[Co/Tb]2垂直各向异性多层膜在不同温度下的平面霍尔电阻。图6所示,为Pt/[Co/Tb]2的平面霍尔电阻随温度的变化。
由实施例的结果可知,本发明方法非常适合测量亚铁磁垂直各向异性多层膜的平面霍尔电阻,尤其适合测量垂直磁各向异性巨大(磁矩补偿温度或磁矩补偿点附近)时的平面霍尔电阻。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜平面霍尔电阻的方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
S1、将亚铁磁垂直各向异性薄膜制成霍尔棒器件,将该霍尔棒器件放入综合物性测量系统中,调节温度,并施加外磁场,让亚铁磁材料的净磁矩正向饱和;
S2、调节外磁场,使得过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为0°或180°,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure FDA0003551155940000011
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure FDA0003551155940000012
使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得霍尔电阻RH
Figure FDA0003551155940000013
的变化曲线
Figure FDA0003551155940000014
S3、调节外磁场,使得过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为0~180°,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure FDA0003551155940000015
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure FDA0003551155940000016
使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得霍尔电阻RH
Figure FDA0003551155940000017
的变化曲线
Figure FDA0003551155940000018
S4、调节外磁场,使得亚铁磁材料的净磁矩负向饱和;
S5、调节外磁场,使得过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为180°或0°,并将外磁场与霍尔棒器件纵向之间的夹角
Figure FDA0003551155940000019
的初始值调至0°,往霍尔棒器件的纵向通入电流,在0~360°的范围内连续变化
Figure FDA00035511559400000110
使得外磁场在霍尔棒器件的x-y面转角度,并用电压表测量霍尔棒器件的横向电压,获得霍尔电阻RH
Figure FDA00035511559400000111
的变化曲线
Figure FDA00035511559400000112
S6、根据
Figure FDA00035511559400000113
Figure FDA00035511559400000114
的结果计算出亚铁磁的反常霍尔电阻RAHE,再根据反常霍尔电阻RAHE
Figure FDA00035511559400000115
求出θ和平面霍尔电阻RPHE
2.如权利要求1所述的一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜平面霍尔电阻的方法,其特征在于:所述步骤S2中当过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为0°时,所述
Figure FDA00035511559400000116
的拟合公式为
Figure FDA00035511559400000117
当过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为180°时,所述
Figure FDA00035511559400000118
的拟合公式为
Figure FDA00035511559400000119
其中θtilted为外磁场偏离x-y面的倾角。
3.如权利要求1所述的一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜平面霍尔电阻的方法,其特征在于:所述步骤S3中
Figure FDA0003551155940000021
的拟合公式为
Figure FDA0003551155940000022
其中θtilted为外磁场偏离x-y面的倾角。
4.如权利要求1所述的一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜平面霍尔电阻的方法,其特征在于:所述步骤S5中当过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为0°时,所述
Figure FDA0003551155940000023
的拟合公式为
Figure FDA0003551155940000024
当过渡族磁性金属的磁化强度与z轴的夹角θ为180°时,所述
Figure FDA0003551155940000025
的拟合公式为
Figure FDA0003551155940000026
其中θtilted为外磁场偏离x-y面的倾角。
5.如权利要求1所述的一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜平面霍尔电阻的方法,其特征在于:所述步骤S2、S3和S4中
Figure FDA0003551155940000027
的变化步长为10°。
CN202111298680.6A 2021-11-04 2021-11-04 一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法 Active CN114034932B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111298680.6A CN114034932B (zh) 2021-11-04 2021-11-04 一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111298680.6A CN114034932B (zh) 2021-11-04 2021-11-04 一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114034932A CN114034932A (zh) 2022-02-11
CN114034932B true CN114034932B (zh) 2022-04-19

Family

ID=80142712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111298680.6A Active CN114034932B (zh) 2021-11-04 2021-11-04 一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114034932B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102565727A (zh) * 2012-02-20 2012-07-11 江苏多维科技有限公司 用于测量磁场的磁电阻传感器
CN108931745A (zh) * 2018-05-18 2018-12-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 各向异性磁电阻传感器及其置位/复位电路和制造方法
JPWO2017141999A1 (ja) * 2016-02-19 2018-12-13 国立大学法人東北大学 トンネル磁気抵抗素子及びその製造方法
CN109062311A (zh) * 2018-08-18 2018-12-21 卢国安 Pn结肖特基结的新型使用方法
CN109669149A (zh) * 2019-02-01 2019-04-23 电子科技大学 一种线性各向异性磁电阻传感器及其实现方法
CN110235012A (zh) * 2017-01-27 2019-09-13 三菱电机株式会社 磁阻效应元件单元及磁阻效应元件装置
CN110308410A (zh) * 2019-07-18 2019-10-08 河北工业大学 复杂工况下阳极饱和电抗器铁心磁特性测量装置及系统
CN110726959A (zh) * 2019-09-11 2020-01-24 杭州电子科技大学 一种基于反常霍尔效应的灵敏度可调节的磁场传感器件
CN111025202A (zh) * 2019-12-23 2020-04-17 之江实验室 一种扫描式立体三维磁场探测方法和装置
CN210665858U (zh) * 2019-09-05 2020-06-02 江苏多维科技有限公司 一种大动态范围磁传感器组件
CN111740010A (zh) * 2020-06-18 2020-10-02 电子科技大学 一种基于多层磁性复合结构的各向异性磁电阻
CN111929625A (zh) * 2020-08-13 2020-11-13 中国科学院微电子研究所 磁场传感器及测试方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI581203B (zh) * 2013-11-22 2017-05-01 Cloud monitoring device

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102565727A (zh) * 2012-02-20 2012-07-11 江苏多维科技有限公司 用于测量磁场的磁电阻传感器
JPWO2017141999A1 (ja) * 2016-02-19 2018-12-13 国立大学法人東北大学 トンネル磁気抵抗素子及びその製造方法
CN110235012A (zh) * 2017-01-27 2019-09-13 三菱电机株式会社 磁阻效应元件单元及磁阻效应元件装置
CN108931745A (zh) * 2018-05-18 2018-12-04 上海华虹宏力半导体制造有限公司 各向异性磁电阻传感器及其置位/复位电路和制造方法
CN109062311A (zh) * 2018-08-18 2018-12-21 卢国安 Pn结肖特基结的新型使用方法
CN109669149A (zh) * 2019-02-01 2019-04-23 电子科技大学 一种线性各向异性磁电阻传感器及其实现方法
CN110308410A (zh) * 2019-07-18 2019-10-08 河北工业大学 复杂工况下阳极饱和电抗器铁心磁特性测量装置及系统
CN210665858U (zh) * 2019-09-05 2020-06-02 江苏多维科技有限公司 一种大动态范围磁传感器组件
CN110726959A (zh) * 2019-09-11 2020-01-24 杭州电子科技大学 一种基于反常霍尔效应的灵敏度可调节的磁场传感器件
CN111025202A (zh) * 2019-12-23 2020-04-17 之江实验室 一种扫描式立体三维磁场探测方法和装置
CN111740010A (zh) * 2020-06-18 2020-10-02 电子科技大学 一种基于多层磁性复合结构的各向异性磁电阻
CN111929625A (zh) * 2020-08-13 2020-11-13 中国科学院微电子研究所 磁场传感器及测试方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Effect of magnetic anisotropy on the transverse planar Hall resistance of Ga1−xMnxAs films grown on vicinal GaAs substrates;W. L. Lim 等;《PHYSICAL REVIEW B》;20060731;第045303-1-045303-7页 *
Perpendicular Magnetic Anisotropy at Co/AlOx Interface;Y.Dahmane 等;《IEEE Transactions on Magnetics》;20081216;第44卷(第11期);第2865–2867页 *
在离子束混合下磁性多层膜的磁电阻与感生磁各向异性现象;高朋;《青岛大学学报(自然科学版)》;20010930;第14卷(第3期);第66-70页 *
铁磁/反铁磁双层膜中交换偏置;周仕明 等;《物理学进展》;20030331;第23卷(第1期);第62-81页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114034932A (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schrag et al. Néel “orange-peel” coupling in magnetic tunneling junction devices
Xu et al. Ultra-wide detectable concentration range of GMR biosensors using Fe3O4 microspheres
WO2023178929A1 (zh) 一种软磁材料磁特性曲线的测量装置及方法
CN110987224A (zh) 一种基于低场磁共振t2弛豫的磁纳米粒子温度计算方法
Zhu et al. Strong spin orientation-dependent spin current diffusion and inverse spin Hall effect in a ferromagnetic metal
CN104775049B (zh) Au‑Cu合金材料、包含其的纯自旋流器件及其应用
US9835696B2 (en) Magnetic field sensor for the detection of at least two magnetic field components including flux concentrators and magnetoresistive elements
CN114034932B (zh) 一种测量亚铁磁垂直各向异性薄膜的平面霍尔电阻的方法
KR20030034073A (ko) 자기저항을 이용한 자기장 센서 및 그 제조방법
Liu et al. Experimental research on hysteresis effects in GMR sensors for analog measurement applications
CN109931894B (zh) 一种NiFe或FeMn薄膜表面氧化层厚度的分析方法
WO2018090636A1 (zh) 一种宽磁场范围测量方法及装置
Tawfik et al. Analysis of magnetoresistive sensors for nondestructive evaluation
Zhang et al. Two-dimensional field-sensing map and magnetic anisotropy dispersion in magnetic tunnel junction arrays
Chen et al. Nonswitchable magnetic moments in polycrystalline and (111)-epitaxial permalloy/CoO exchange-biased bilayers
CN109884563B (zh) 一种磁性金属薄膜易磁化方向的测试方法
Chechenin et al. Asymmetry of magnetization reversal of pinned layer in NiFe/Cu/NiFe/IrMn spin-valve structure
Wang et al. Effect of sub-layer thickness on magnetic and giant magnetoresistance properties of Ni–Fe/Cu/Co/Cu multilayered nanowire arrays
KR101052698B1 (ko) 자기저항 측정을 통한 토크마그네토미터의 포화자기값과 자기이방성상수의 측정방법
WO2015008718A1 (ja) 磁気センサー及びその製造方法
CN113740784A (zh) 超宽工作范围的铁磁共振矢量磁场传感器及应用
Kasatani et al. Magnetization reversal and wall propagation velocity in single-crystalline and polycrystalline Fe wires
Mattheis et al. Giant magnetoresistance-stack optimization for current sensor application with low hysteresis and a temperature-independent sensitivity at low current
da Silva et al. Magnetic anisotropies and rotational hysteresis in Ni81Fe19/Fe50Mn50 films: A study by torque magnetometry and anisotropic magnetoresistance
CN104678329A (zh) 磁场感测装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant