基于自旋洛伦兹磁阻的磁场传感器建模

Syeda Farwa Bukhari; Alessandro Magni; Witold Skowroński; Elena Losero; Vittorio Basso; Carlo Appino; Piotr Wiśniowski; Juergen Langer; Berthold Ocker; Dario Daghero; Michaela Kuepferling

基于自旋洛伦兹磁阻的磁场传感器建模

介观与纳米尺度物理 2026-02-23 v1 应用物理

作者: Syeda Farwa Bukhari , Alessandro Magni , Witold Skowroński , Elena Losero , Vittorio Basso , Carlo Appino , Piotr Wiśniowski , Juergen Langer , Berthold Ocker , Dario Daghero , Michaela Kuepferling

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摘要

下一代自旋电子器件传感器旨在克服传统隧道磁阻 (TMR) 器件的局限性，如制造复杂、高 1/f 噪声和显著偏置。本工作提出了一种基于自旋洛伦兹磁阻 (SMR) 的磁场传感器的完整建模和实验验证，该传感器采用麦哲陆桥配置。我们采用多物理方法模拟 SMR、各向异性磁阻 (AMR) 和自旋轨道力矩 (SOT) 之间的相互作用，同时结合斯通纳-沃尔弗斯斯坦模型和 fuchs-sondheimer 电流分布分析。为考虑磁域的存在，我们采用考虑非均匀磁化和域壁运动的修改斯通纳-沃尔弗斯斯坦框架，通过“截断星形”方法实现单域颗粒的统计分布。该模型通过对 Pt/ $\text{Fe}_{60}\text{Co}_{20}\text{B}_{20}$ 和 Ta/ $\text{Fe}_{60}\text{Co}_{20}\text{B}_{20}$ 双层制成的 Hall 条和麦哲陆桥进行实验验证。该模型为优化 SMR 基于感应器的材料属性、层厚度和器件布局提供了关键设计指南，以最小化功耗并最大化灵敏度。

关键词

自旋洛伦兹磁阻磁场传感器麦哲陆桥各向异性磁阻自旋轨道力矩斯通纳-沃尔弗斯斯坦模型

引用

@article{arxiv.2602.18338,
  title  = {Modeling of a magnetic field sensor based on spin Hall magnetoresistance},
  author = {Syeda Farwa Bukhari and Alessandro Magni and Witold Skowroński and Elena Losero and Vittorio Basso and Carlo Appino and Piotr Wiśniowski and Juergen Langer and Berthold Ocker and Dario Daghero and Michaela Kuepferling},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.18338},
  year   = {2026}
}

备注

34 pages, 10 figures

基于自旋洛伦兹磁阻的磁场传感器建模

摘要

关键词

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