基于鐵鈷磁致伸縮敏感膜的新型聲表面波磁場(chǎng)傳感器

目前，多數(shù)磁場(chǎng)傳感技術(shù)在靈敏度及磁滯誤差等方面仍存在問(wèn)題，阻礙了其實(shí)質(zhì)應(yīng)用。AIP advances（https://doi.org/10.1063/1.5012579）報(bào)道了中科院聲學(xué)研究所王文研究員研究小組的一個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)鐵鈷磁致伸縮薄膜進(jìn)行柵陣式設(shè)計(jì)，可以獲得一種新型的快速、靈敏度高的磁場(chǎng)檢測(cè)方法，提高磁場(chǎng)傳感器的線性度、一致性和穩(wěn)定性，減小遲滯誤差，由此改善磁場(chǎng)傳感器的性能。由此為高性能磁場(chǎng)檢測(cè)提供了一個(gè)有效途徑。

研究人員將柵陣式圖形設(shè)計(jì)的鐵鈷磁致伸縮敏感膜與表面聲波相結(jié)合進(jìn)行磁場(chǎng)感測(cè)，所提出的傳感器由差分雙延遲線振蕩器構(gòu)成。傳感通道上的器件表面利用射頻濺射技術(shù)和套刻工藝沉積鐵鈷薄膜柵陣，通過(guò)釋放鐵鈷中的內(nèi)部應(yīng)力變化來(lái)有效地抑制磁滯效應(yīng)。參考通道的器件用于通過(guò)差分方法有效減小外圍環(huán)境溫度等影響。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，鐵鈷薄膜發(fā)生磁致伸縮效應(yīng)和ΔE效應(yīng)，引起SAW傳播速度的改變，進(jìn)而可以差分振蕩頻率信號(hào)的變化來(lái)表征待測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，通過(guò)采用鐵鈷柵陣式磁敏薄膜的SAW磁場(chǎng)傳感器，成功抑制了鐵鈷材料中的磁滯效應(yīng)，其磁滯誤差僅為鐵鈷薄膜式傳感器的五分之一，而且，傳感器的靈敏度、線性度也得到了大幅改善。