面向非屏蔽环境的 nT 分辨率换向平面霍尔磁阻传感器

平面霍尔磁阻传感器（PHMR）因其高灵敏度、低功耗和与集成电路技术的兼容性，被视为各种磁性探测应用的有前景的候选方案。然而，其性能常受限于内在噪声源，影响分辨率和整体灵敏度。本研究考察了三种双层结构 NiFe(10 nm)/IrMn(10 nm)、NiFe(30 nm)/IrMn(10 nm) 和 NiFe(30 nm)/IrMn(20 nm) 对噪声水平的影响，测试频率为低频（DC - 25 Hz）。该研究包括对多环 PHMR 传感器优化过程和噪声特性的详细考察，重点识别和量化主要噪声来源。实验测量由噪声来源的理论分析所辅助，包括热噪声、1/f 噪声、掺杂噪声和环境噪声。最佳磁分辨率出现在 NiFe(30 nm)/IrMn(10 nm) 结构中，在室温下非屏蔽环境下 10 Hz 处的探测灵敏度低于 1.5 nT/根号 Hz。此外，通过在 250 摄氏度进行 1 小时的退火处理，可显著提高灵敏度。该研究的发现有助于更深入地理解 PHMR 传感器的噪声行为，为开发面向低频率要求严苛的探测应用的性能提升策略奠定了基础。