隧穿磁电阻效应磁场传感器中的噪声分析及降低噪声的方法

作     者：刘斌 谢明玲 员朝鑫 强进 王向谦 Liu Bin;Xie Mingling;Yun Chaoxin;Qiang Jin;Wang Xiangqian

作者机构：甘肃省科学院传感技术研究所甘肃兰州730000 

出 版 物：《甘肃科技》 (Gansu Science and Technology)

年 卷 期：2024年第40卷第3期

页      面：1-4,9页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：甘肃省自然科学基金项目科技计划“基于二维二硫化钼的垂直磁性膜的制备及其自旋输运性能研究”(22JR5RA775) 

主　　题：隧穿磁敏传感器 MEMS磁聚集器 噪声分析 降噪方法 

摘      要：隧穿磁电阻效应磁场传感器(TMR)虽具有灵敏度高、功耗低等特点,但器件的低频噪声限制了其在微弱磁场探测方面的应用。文章分析了隧穿磁场传感器中散粒噪声、热磁噪声、1/f噪声的产生机理,并结合几种噪声的解析式分析了各自的频率依赖关系。在低频率范围内,TMR传感器的噪声主要表现为1/f噪声。阐述了降低器件噪声的若干方法,并结合理论和实践分析了优化TMR传感器的结构、优化MTJ材料制备工艺、运用斩波技术、交流励磁以及MEMS聚磁器等方法后的降噪效果。通过对比分析发现MEMS磁聚集器是隧穿磁场传感器的最优降噪手段,利用MEMS磁聚集器可有效地将1/f噪声压制103倍,使TMR磁传感器的噪声低于10 pT/√Hz@1Hz。