● 摘要
磁传感器的应用深入我们生活的各个方面，涉及了几乎所有的工程和工业领域。随着科技的发展，对磁传感器的精度和灵敏度提出了更高的要求。例如，在医学生物磁测量方面，典型的心脏磁场为10-9~10-10T，脑磁场为10-11~10-12T。目前，在商品化的磁传感器中能够达到这种级别测量精度的只有超导量子干涉仪(SQUID)。但是，由于SQUID自身的特点，其设计制作和使用均比较复杂且造价相对昂贵。因此，新型高灵敏度磁传感器仍然是世界各国科学家研究的热点。巨磁阻抗效应(GMI) 的发现为研制高灵敏度的磁传感器带来了新的探索方向。基于GMI效应制作的磁传感器具有高灵敏度、响应速度快、低功耗及易于小型化等特点，使得GMI效应在磁传感器领域有着很大的应用前景。本课题组结合超导体的特性，提出了GMI/超导复合磁敏感器。该复合传感器有望能够取代SQUID成为新型的高灵敏度磁传感器。 本文详细介绍了非晶带巨磁阻抗效应相关理论。研究了激励电流参数和偏置电流参数对其巨磁阻抗效应的影响，从电流的角度分析了提高巨磁阻抗效应的优化方案。结合国际有关巨磁阻抗效应的最新研究动态，本文从阻抗相位随磁场变化规律的角度研究了巨磁阻抗效应磁传感器的优化方案。阻抗包括幅值和相位两个部分，有着不同的变化规律，阻抗相位的变化规律作为阻抗幅值研究的补充，具有极大的研究价值。除此之外，采用谐振原理制作出的具有谐振效应的巨磁阻抗器件，可以很大幅度提高巨磁阻抗效应。本文对谐振巨磁阻抗效应的原理和有关制备方法进行了论述。为了实现GMI/超导复合磁敏感器，需要制备出微型GMI磁传感器。薄膜结构GMI磁敏感材料是制备微型GMI磁传感器的最佳选择。本文对采用双离子束沉积薄膜技术制备CoSiB薄膜的方法进行了研究，为实现GMI/超导复合结构奠定了基础。除此之外，本文还对GMI/超导复合磁敏感器中的关键结构——超导环的制备进行了研究，并对超导环的超导转变温度和临界电流密度测量方法做了研究。最后，对GMI/超导复合结构模型进行了设计，并做了部分实验对复合模型的可行性进行验证。