中國(guó)鐵鈷磁致伸縮敏感膜的新型聲表面波磁場(chǎng)傳感

目前，人們已研制出利用各種物理、化學(xué)和生物效應(yīng)的磁場(chǎng)傳感器，并已在科研、生產(chǎn)和社會(huì)生活的各個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用，承擔(dān)起探究種種信息的任務(wù)。但是多數(shù)的磁場(chǎng)傳感技術(shù)在靈敏度及磁滯誤差等方面仍存在問(wèn)題，阻礙了其實(shí)質(zhì)應(yīng)用。將柵陣式鐵鈷(FeCo)磁致伸縮薄膜高磁敏、低磁滯性與聲表面波的快速響應(yīng)特點(diǎn)相結(jié)合，有可能實(shí)現(xiàn)一種快速、高靈敏、低遲滯誤差、穩(wěn)定可靠的新型磁場(chǎng)檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)。

 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所超聲技術(shù)中心研究員王文、博士賈雅娜等人研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)鐵鈷磁致伸縮薄膜進(jìn)行柵陣式設(shè)計(jì)，可以獲得一種新型的快速、靈敏度高的磁場(chǎng)檢測(cè)方法，提高磁場(chǎng)傳感器的線性度、一致性和穩(wěn)定性，減小遲滯誤差，由此改善磁場(chǎng)傳感器的性能。

 近年來(lái)，研究人員采用磁致伸縮薄膜作為敏感膜的表面聲波傳感器，為設(shè)計(jì)磁場(chǎng)傳感器提供了新方法。王文的研究小組曾提出一種基于鐵鈷薄膜的SAW器件，用于感測(cè)電流/磁場(chǎng)，根據(jù)理論優(yōu)化獲得的靈敏度高達(dá)8.3kHz / mT。然而，磁致伸縮薄膜中的強(qiáng)磁滯效應(yīng)帶來(lái)了顯著的滯后誤差，明顯降低了傳感器性能。

 此次，研究人員將柵陣式圖形設(shè)計(jì)的鐵鈷磁致伸縮敏感膜與表面聲波相結(jié)合進(jìn)行磁場(chǎng)感測(cè)，所提出的傳感器由差分雙延遲線振蕩器構(gòu)成.

 傳感通道上的器件表面利用射頻濺射技術(shù)和套刻工藝沉積鐵鈷薄膜柵陣，通過(guò)釋放鐵鈷中的內(nèi)部應(yīng)力變化來(lái)有效地抑制磁滯效應(yīng)。參考通道的器件用于通過(guò)差分方法有效減小外圍環(huán)境溫度等影響。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，鐵鈷薄膜發(fā)生磁致伸縮效應(yīng)*和ΔE效應(yīng)*，引起SAW傳播速度的改變，進(jìn)而可以差分振蕩頻率信號(hào)的變化來(lái)表征待測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。