利用He$^+$辐照优化坡莫合金磁传感器性能
材料科学
2023-03-03 v2 应用物理
摘要
坡莫合金虽是一种被广泛使用的软磁材料，但就其磁阻传感器应用而言，在磁软度和磁致伸缩方面仍有优化需求。传统退火方法往往不足以在窄参数范围内局部获得所需性能。本研究报道了30 nm坡莫合金薄膜经He辐照后磁软度与磁致伸缩的显著改善。与沉积态相比，辐照处理使感生各向异性降低为原来的十分之一，硬轴矫顽力降低为原来的五分之一。此外，薄膜的有效磁致伸缩在辐照后显著降低为原来的十分之一——低于。上述所有效应均可归因于轻离子辐照下Ni-Fe合金的等轴晶生长以及磁层界面的混合。我们通过织构化NiFe合金的X射线衍射分析佐证了上述发现。重要的是，显著的磁阻在辐照后得以保留。我们的结果表明，与传统退火方法相比，使用He辐照可显著改善磁软度并降低坡莫合金薄膜的应变交叉灵敏度，这是3D定位与指南针应用所需要的。这些改善结合辐照过程的局部性，使我们的发现对单片集成传感器的优化具有价值，因为传统退火方法会因器件内各组件的复杂相互作用而无法应用。
引用
@article{arxiv.2302.14455,
title = {Optimization of Permalloy properties for magnetic field sensors using He$^+$ irradiation},
author = {Giovanni Masciocchi and Johannes Wilhelmus van der Jagt and Maria-Andromachi Syskaki and Jürgen Langer and Gerhard Jakob and Jeffrey McCord and Benjamin Borie and Andreas Kehlberger and Dafine Ravelosona and Mathias Kläui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.14455},
year = {2023}
}