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采用不同生长过程制备的具有周期性褶皱结构的磁性薄膜

 

具有周期性褶皱结构的平行微条带柔性巨磁电阻自旋阀器件
 

　　对于自旋阀器件，其磁性自由层的单轴磁各向异性很小，使得磁矩方向容易被外磁场改变，表现出很高的磁场灵敏度。然而对于柔性自旋阀器件，制备过程来自于衬底的应力，以及使用中弯曲或拉伸等形变所产生的应力，都将使柔性自旋阀器件的磁场灵敏度大大降低。近，该研究团队对比研究了两种在柔性聚二甲基硅氧烷（PDMS）衬底上制备具有表面周期结构的磁性薄膜的方法。直接生长在拉伸PDMS上的磁性薄膜表现出规则的表面褶皱结构以及较弱的磁各向异性；利用非磁性金属预先产生一个表面周期结构，而后沉积的磁性薄膜表现出较强的磁各向异性[Appl. Phys. Lett. 108, 102409 (2016)]。在此研究基础上，利用直接生长在拉伸PDMS上的方法，制备了具有高磁场灵敏度的柔性巨磁电阻自旋阀传感器，通过表面周期结构可以释放纵向拉伸应变，设计表面平行微条带可以释放由泊松效应引入的横向应变，从而显著降低了拉伸应变对磁性层磁各向异性的影响，避免了拉伸应变下金属薄膜的断裂行为，所制备的自旋阀磁传感器在50%的拉伸应变范围内，磁电阻率、磁场灵敏度、样品电阻可以保持稳定不变。[ACSNano10, 4403 (2016)]。具有稳定可靠性能的可拉伸磁传感器可以作为电流传感器、位置传感器、角度传感器、齿轮传感器等，集成在柔性智能可穿戴设备中，具有重要的应用前景。

　　（原标题：中科院宁波材料所在柔性磁传感薄膜材料与器件研究方面取得系列进展）