JP2015159312A - 磁気抵抗磁界センサーと電子処理回路とを有する計測アセンブリ - Google Patents
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Abstract
Description
設計に関しては、感知要素の異方性を誘導する形状エネルギーの使用は、実現が困難で高価になることがわかる。これは、特許文献1によって説明されているように、隣接無配向Si(111)表面の使用を必要とするためである。しかしながら、この基板は特別高価であり、産業的に使用するのに困難である。これは、ゆっくりした温度低下を伴う高温(900℃)での熱処理が、形状異方性を観察するために必要な段階の積み重ねを得るのに必要なためである。更に、この使用は、センサーのモジュール化度に有害な特定の異方性方向を与える。また、これらの基板は、信号を処理するためのASIC上への感知要素の集積に適していない。
ガラス/Ta(5nm)/Co(10nm)/IrMn(10nm)/Co(10nm)/AlOx/Co(2nm)/Co80Pt20(5nm)/Pt(4nm)
ガラスは基板を構成し、Ta/Co二重層はバッファー層である。感知要素は、IrMn(10nm)/Co(10nm)二重層からなっている。Co(2nm)/Co80Pt20(5nm)基準要素は、抗磁界を増加するために追加されたプラチナを有するコバルトからなっている。Pt(40nm)層は保護層である。
図2に示す第2実施態様によれば、基準要素2は、強磁性材料層FM2と反強磁性材料層AF2とを備え、感知要素4は図1に示すものと同様である。この実施により、測定すべき磁界に関しては基準要素2のより大きい安定性を得ることが可能となる(図5b)。
・積層体1を、前のステップで印加された磁界に直交する磁界下で、T1とT2との間の温度Tで熱処理して、印加された磁界に平行な、従って、感知要素4の異方性に対して垂直な異方性5を基準要素2内に誘導する。
磁気的感度は温度と共に直線的に変化する。驚くことには、同じことが電気的感度にも当てはまる。従って、全体感度も温度と共に直線的に変化する(この場合には図9に示すように増加する)。
Claims (9)
- 磁界の強度を計測するための磁気抵抗磁界センサーと電子処理回路とを備える計測アセンブリであって、
前記磁気抵抗磁界センサーは、基準要素(2)と分離要素(3)と磁界感知要素(4)とを積層して形成された積層体(1)を備え、前記基準要素(2)および前記感知要素(4)は、それぞれ、第1方向および第2方向において第1磁気異方性(5)および第2磁気異方性(6)を有し、前記感知要素(4)は第1強磁性材料層(FM1)と第1反強磁性材料層(AF1)とを積層して形成された重畳体を備え、該重畳体は、測定すべき磁界の方向に向いた成分が測定すべき磁界の強度に対して可逆的に変化すると共に調整可能磁界範囲において直線的に変化する磁気モーメントを得るように構成され、
前記積層体(1)は、前記感知要素(4)の磁化方向(10)が前記基準要素(2)の磁化方向に対して変化し、かつ測定すべき磁界の強度に関連して前記積層体(1)の電気抵抗の変化を誘起するように、測定すべき磁界の影響下にあり、前記分離要素(3)は電気絶縁材料層(S)からなり、
前記電子処理回路は、測定すべき磁界の強度を得るために積層体(1)の電気抵抗の変化を処理するものであり、
これら前記層(FM1,AM1,S)の厚みは、測定すべき磁界の強度に関連して決定される、計測アセンブリ。 - 前記第1異方性(5)は前記第2異方性(6)に対して垂直であることを特徴とする請求項1に記載の計測アセンブリ。
- 前記基準要素(2)は、測定すべき磁界に対して固定された磁化の方向(9)を有する第2強磁性材料層(FM2)を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の計測アセンブリ。
- 前記基準要素(2)は、第2強磁性材料層(FM2)と第2反強磁性材料層(AF2)とを積層して形成された重畳体を備え、該重畳体は測定すべき磁界に対して固定された磁化の方向(9)を得るように構成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の計測アセンブリ。
- 前記基準要素(2)の前記第2反強磁性材料層(AF2)のブロッキング温度は前記感知要素(4)の前記第1反強磁性材料層(AF1)のブロッキング温度と異なることを特徴とする請求項4に記載の計測アセンブリ。
- 前記感知要素(4)の前記第1反強磁性材料層(AF1)は基板(7)上に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の計測アセンブリ。
- 前記基板(7)は前記第1反強磁性材料層(AF1)が配置される表面の条件を改善するための材料からなる追加の層(8)を備えることを特徴とする請求項6に記載の計測アセンブリ。
- 前記磁気抵抗磁界センサーの感度が実質的に温度に依存しないことを特徴とする請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の計測アセンブリ。
- 前記磁気抵抗磁界センサーの全体感度(S)を電気的な感度(Se)と磁気的な感度(Sm)とに分解したとき、前記磁気抵抗磁界センサーの全体感度(S)は、S=Se×Smで表され、但しSe=(Rp−RAP)/2であり、Sm=1/Hexであり、ここで、RPとRAPは、それぞれ前記基準要素(2)と前記感知要素(4)の磁化の平行整列および反平行整列した時の電気抵抗であり、Hexは前記感知要素(4)における有効交換磁界であり、
前記分離要素(3)の厚みは、前記基準要素(2)と前記分離要素(3)と前記感知要素(4)とからなる前記積層体(1)によって構成される磁気トンネル接合のバリア高さによって、当該磁気抵抗磁界センサーの電気的な感度(Se)の温度に対する変化が当該磁気抵抗磁界センサーの磁気的な感度(Sm)の温度に対する変化を補償するようになっていることを特徴とする請求項8に記載の計測アセンブリ。
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