今日の情報社会では、磁場センサは情報技術や情報産業において不可欠な基本コンポーネントとなっています。
現在、様々な物理的、化学的、生物学的作用を利用した磁場センサが開発されており、科学研究、生産、社会生活の様々な側面で広く利用されており、様々な情報探索の課題を抱えている。 しかしながら、磁界感知技術の大部分は依然として感度及びヒステリシス誤差に問題を有しており、実際の適用を妨げる。 グリッド型鉄 - コバルト（FeCo）磁歪膜の弾性表面波の高感度、低ヒステリシス、高速応答性を併せ持ち、新しい高速・高感度・低ヒステリシス誤差を安定して実現することが可能です。 磁界検出方法は、磁界を検出する。
Wang Wen博士は、鉄 - コバルト磁歪膜のグリッドパターン設計が、新しいタイプの高速かつ高感度を得ることができることを発見した磁界センサを改良することができる。 線形性、一貫性および安定性は、ヒステリシス誤差を低減し、それによって磁場センサの性能を改善する。 関連する結果は国際誌AIPの進歩に掲載されている。
近年、研究者は磁歪膜を感度の高い膜の表面弾性波（SAW）センサとして使用し、磁場センサを設計する新しい方法を提供してきた。 Wang Wenの研究チームは、電流/磁界を検出するための鉄 - コバルト膜をベースとするSAWデバイスを提案しており、理論的最適化によって得られる感度は8.3kHz / mTと高い。 しかし、磁歪膜のヒステリシス効果*が大きいと、ヒステリシス誤差が大きくなり、センサの性能が著しく低下します。
今回は、グリッドパターン設計の鉄 - コバルト磁歪感応膜と磁場感知用表面弾性波を組み合わせた。 提案されたセンサは、図1に示すように、差動ダブル遅延線発振器からなる。
検出チャネル上のデバイスの表面は、RFスパッタリングおよび彫刻プロセスによって堆積され、鉄 - コバルト膜格子アレイを堆積させ、鉄 - コバルトの内部応力変化を解放することによってヒステリシス効果を効果的に抑制する。 リファレンスチャネルデバイスは、差動方式による周囲温度やその他の影響の効果を効果的に低減するために使用されます。 磁場が変化すると、鉄 - コバルト膜の磁歪効果*及びΔE効果*によりSAW伝搬速度が変化し、差動発振周波数信号の変化を用いて、測定される。
鉄 - コバルト系グリッド型感磁膜を用いたSAW型磁界センサでは、鉄 - コバルト系材料のヒステリシス効果が抑制され、ヒステリシスの誤差は鉄 - コバルト系材料の5分の1であり、コバルト膜センサ。 図2に示すように、センサの感度と直線性も大幅に向上しました。この研究は、高性能の磁場検出に効果的な方法を提供します。
*強いヒステリシス効果：強磁性体の磁化状態の変化は、印加された磁場の変化に常に遅れます。 外部磁場が除去された後、材料は元の部分磁気特性を依然として維持することができる。
*磁歪効果：外部磁場中で強磁性体が変化したときの材料の大きさと体積が変化します。
*ΔE効果：強磁性材料が外部磁場で変化すると、そのヤング率（E）も変化する。
図1（a）は弾性表面波磁場センサの基本構造、（b）はセンサ素子応答、（c）は格子配置された鉄 - コバルト膜を成膜するセンサ素子
図2析出鉄 - コバルト膜とグリッドアレイ間のセンサ性能の比較、（a）ヒステリシス誤差試験、（b）感度試験