Transcript 1 응용센서 및 실험
1 Step1.1 Hall, PHR 자기센서 소자 원리 이해 목표 Hall, PHR 자기센서 소자란 무엇인지 이해한다. Hall, PHR 자기센서 소자의 특성을 이해한다. 내용 자기저항 효과 종류 본 프로젝트에서 사용할 Hall, PHR 효과의 원리 이해 본 프로젝트에서 사용할 Hall, PHR 효과의 측정방법 및 특성 이해 본 프로젝트에서 사용할 Hall, PHR 소자의 구조 이해 1.1 자기저항 효과 종류 자기저항 효과 자기장에 따라서 저항이 변화는 현상. Hall 효과, AMR효과, MR효과 등의 여러 종류가 있음. 자기저항효과 종류 걸어준 자기장의 방향 발생한 전압의 측정 방향 소재의 종류, 구조 걸어준 전류의 방향 E z y 자기저항소재 x H J E x xx E y yx E z zx xy yy zy xz J x yz J y zz J z V x Rxx V y R yx V R z zx Rxy Rxz I x R yz I y Rzz I z R yy Rzy 1.1 자기저항 효과 종류 Hall 효과(저항) 박막형 금속, 반도체 소재 박막의 길이 방향으로 전류를 가하고 박막평면에 수직방향으로 자기장을 가 했을 때 박막평면에서 전류에 수직방향으로 자기장의 크기에 비례하는 전압이 발생 H Hkˆ E Eˆj z y 박막형 금속, 반도체 x d: 박막두께 n: 전류캐리어 개수/체적 q: 전류캐리어 한 개의 전하량 원인: 로렌츠 힘 Ey yx (H ) J x J Jˆi Vy Ryx ( H ) I x H Ryx nqd 자기저항 효과 종류 Anisotropic Magneto Resistance (AMR), Planar Hall Resistance(PHR) 강자성체(Fe, Co, Ni 포함) 박막 박막의 길이 방향으로 전류를 가하고 박막평면에 자기장을 가했을때 박막평면에서 전류와 수평 방향으로 자기장에 의존하는 전압이 발생: AMR 박막평면에서 전류와 수직 방향으로 자기장에 의존하는 전압이 발생: PHR 원인: 저항이 강자성체의 자화방향과 전류의 방향에 의존하는 현상 자화방향과 전류방향이 나란할 때 저항이 수직일 때 저항보다 큰 현상 H z y 박막형 강자성체 Ex (H ) x Vx Rxx ( H ) I x AMR E y (H ) z J Jˆi y 박막형 강자성체 x Vy Ryx ( H ) I x PHR H J Jˆi 자기저항 효과 종류 Planar Hall Resistance(PHR) 강자성체의 자화용이축 방향으로 전류인가 전류에 수직방향으로 자기장 인가 자기장의 크기를 증가시키면 자화 방향이 자기장 방향으로 회전한다 ˆ (I Μ ˆ) V R I (R// R )Μ H0 z y 박막형 강자성체 M H z J y 박막형 강자성체 M J x x V y ( R// R ) sin ( H ) cos ( H ) I x R yx ( H ) ( R// R ) sin 2 ( H ) 2 ( R// R ) sin 2 ( H ) I x 2 자기저항 효과 종류 Giant Magneto Resistance (GMR) 강자성체/금속/강자성체 다층박막 박막의 길이 방향으로 전류를 가하고 박막평면에 자기장을 가했을때 박막평면에서 전류와 수평 방향으로 자기장에 의존하는 전압이 발생 원인: 전자의 스핀방향과 자화 방향이 반대일 때 산란이 큰 현상 z y H E x Vx Rxx ( H ) I x GMR 강자성체 금속 강자성체 J Jˆi M M J 낮은 저항 J 높은 저항 자기저항 효과 종류 Tunneling Magneto Resistance (TMR) 강자성체/나노절연체/강자성체 다층박막 박막의 두께 방향으로 전압를 가하고 박막평면에 자기장을 가했을 때 박막두께 방향의 전류가 자기장에 의존 원인: 투과전류가 양쪽 강자성체 박막의 자화방향에 의존 J Jkˆ E z y x Vz Rzz ( H ) I z TMR J H M 강자성체 절연체 강자성체 M J 낮은 저항 M M 높은 저항