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Magnetoresistive sensor elements with perpendicular anisotropy

Amil Ducevic

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Physik

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Physik

Betreuer*in

Dieter Süss

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DOI

10.25365/thesis.60408

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-25094.15576.527264-2

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Magnetoresistive Effekte entwickeln sich zu einer der wichtigsten magnetischen Sensortechnologien für eine Vielzahl von Anwendungen, z.B. in der Automobilindustrie oder in biomedizinischen Anwendungen. Diese Masterarbeit stellt Simulationsergebnisse für magnetoresistive Sensoren mit senkrechter Anisotropie mit Schwerpunkt auf Winkelmessungen vor. Alle derzeit auf dem Markt erhältlichen magnetoresistiven Sensoren sind empfindlich gegenüber Magnetfeldern in der Ebene des magnetischen Materials, daher besteht die Grundidee dieser Arbeit darin, die durch die längliche Form des Sensors verursachte Formanisotropie mit einer senkrechten Anisotropie zu kompensieren, um eine glatte Hysteresekurve senkrecht zur Sensorebene zu erhalten. Das Werkzeug zur Analyse ist der Mikromagnetismus. Mikromagnetismus wurde mit großem Erfolg in Anwendungen wie magnetischen Speichermedien oder magnetischen Sensoren eingesetzt. Daher ist die Einbettung des Mikromagnetismus in einen finiten Differenzcode eine geeignete Methode, um dieses Konzept zu modellieren. Der erste Teil konzentriert sich auf die Physik hinter diesen Sensoren und wie solche Materialien mit finiter Differenz unter Verwendung von fortgeschrittenem mikromagnetischem Code simuliert werden kann, während der zweite Teil die Simulationsergebnisse präsentiert. Wir stellen fest, dass ein Sensor, wie oben beschrieben, lineare Transferkurven liefern kann, was ihn zu einer attraktiven Option für lineare Feldsensoren macht. Wird dieses Sensorkonzept zudem als Winkelsensor realisiert, ist seine Performance mit den modernsten Hall-Winkelsensoren vergleichbar. Jedoch ist dies stark von der Position des Sensors abhängig. Da sich das Feld der senkrechten magnetischen Anisotropie in Sensoren noch in der Entwicklung befindet, bieten neue Konzepte sowohl Herausforderungen als auch Chancen. Das Ziel dieser Arbeit ist vielversprechende neue Sensordesigns zu präsentieren, die eine attraktive Alternative zu bestehenden Konzepten bieten.

Abstract

(Englisch)

Magnetoresistance effects are becoming one of the most important magnetic sensor technologies for a wide variety of applications, e.g. the automotive industry and biomedical applications. Within this master thesis simulation results for magnetoresistance sensors utilizing perpendicular anisotropy with an emphasis on angle-sensing are presented. Basically all magnetoresisitve sensors currently on the market are sensitive to magnetic fields in plane of the magnetic material, therefore the basic idea in this work is to compensate the shape anisotropy, which is caused by the elongated form of the sensor, with a perpendicular anisotropy in order to obtain a smooth hysteresis curve for a field applied along the perpendicular axis. The tool with which this is analyzed is micromagnetics. Micromagnetics has been applied to applications such as magnetic storage, magnetic sensors and more with great success. Hence embedding micromagnetism into a finite difference code is an eligible method to model this concept. The first part is focused on the physics behind these sensing devices and how such materials are simulated using state of the art finite difference micromagnetic code, whereas the second part presents the simulation results. We find that a sensor as described above, can yield linear transfer curves, making it an attractive option for linear field sensors. Additionally if this sensor concept is implemented as an angle sensor its performance is comparable to state-of-the-art Hall angle sensing devices. However the performance is highly dependent on the position of the sensor. Since the field of perpendicular magnetic anisotropy in sensors is still emerging new concepts provide challenges as well as opportunities, therefore the aim of this work is to present promising new sensor designs that provide an attractive alternative to current concepts.

Autor*innen

Amil Ducevic

Haupttitel (Englisch)

Magnetoresistive sensor elements with perpendicular anisotropy

Paralleltitel (Deutsch)

Magnetoresistive Sensoren mit senkrechter Anisotropie

Publikationsjahr

2019

Umfangsangabe

62 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Dieter Süss

Klassifikation

33 Physik > 33.75 Magnetische Materialien

AC Nummer

AC15729095

Utheses ID

53379

Studienkennzahl

UA | 066 | 876 | |

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