Cảm biến từ trường có thể tăng cường các ứng dụng đòi hỏi quản lý năng lượng điện hiệu quả. Cải thiện cảm biến từ trường dưới phạm vi picoTesla có thể cho phép kỹ thuật đo hoạt động của não ở nhiệt độ phòng với độ phân giải mili giây - được gọi là công nghệ thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn (SQUID), đòi hỏi nhiệt độ đông lạnh để hoạt động.

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện Khoa học Vật liệu Quốc gia Nhật Bản tại Đại học Tsukuba đã khám phá việc tăng cường tỷ lệ từ tính trong một thiết bị từ tính khổng lồ vuông góc với mặt phẳng (CPP-GMR) bằng cách sử dụng một nửa kim loại Hợp kim Heusler CoFeAl0.5Si0.5 (CFAS). Hợp kim này có các electron dẫn phân cực spin 100%, cho phép sự bất đối xứng spin rất cao của tán xạ electron và dẫn đến tỷ lệ từ tính lớn. Magnetoresistance - một biến thể của điện trở để đáp ứng với từ trường được áp dụng bên ngoài rất quan trọng đối với tất cả các ứng dụng cảm biến từ trường. Để tăng độ nhạy của cảm biến từ trường, trước tiên phải tăng tỷ lệ từ tính của chúng (một giá trị được xác định là thay đổi điện trở so với từ trường hoặc từ hóa).

Nhà nghiên cứu Yuya Sakuraba cho biết: Chúng tôi đã có thể chứng minh sự tăng cường hơn nữa về tỷ lệ từ tính bằng cách tạo ra các ngăn xếp CFAS và bạc (Ag) nhiều lớp. Bằng cách kiểm soát chính xác độ gồ ghề của các lớp đa lớp, chúng tôi đã thu được khớp nối trao đổi giữa những lớp song song giữa mỗi lớp CFAS, lên đến sáu và không chỉ đạt được tỷ lệ từ tính cao mà còn có độ tuyến tính cao thay đổi so với từ trường. Các nghiên cứu trước đây đã chứng minh rằng hợp kim Heusler nửa kim loại rất phù hợp để tăng cường tỷ lệ từ tính trong các thiết bị CPP-GMR. Hợp kim dựa trên Heusler dự kiến ​​sẽ là đầu đọc thế hệ tiếp theo cho các ổ đĩa cứng có mật độ ghi diện tích cao trên 2 terabits/inch vuông. Và công việc của chúng tôi đã chứng minh rằng có thể tăng cường hơn nữa tỷ lệ từ điện trở bằng cách tạo ra một cấu trúc đa lớp, điều này thực sự mở ra tiềm năng của CPP-GMR dựa trên Heusler cho các ứng dụng cảm biến từ trường có độ nhạy cao.

Các nhà nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị trục chính hoàn toàn trên chất nền magiê oxit tinh thể (MgO). Nếu một thuộc tính tương tự có thể thu được trong một thiết bị đa tinh thể, nó có thể trở thành vật liệu mới cho cảm biến từ trường mới có độ nhạy cao hơn cảm biến Hall thông thường hoặc cảm biến từ điện trở.

Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Applied Physics.

Đ.T.V (NASATI), theo https://www.sciencedaily.com/releases/2018/12/181220104648.htm, 12/2018