用于磁场传感器的非晶薄膜磁化特性分析

摘要

相比其他磁场传感器，以非晶薄膜为磁敏元件的巨磁阻抗（GMI）磁场传感器具有灵敏度高、响应迅速等优势。非晶薄膜是一种特殊的非晶态合金，已有的资料表明，不同的外加静态场条件下，非晶薄膜包括交流阻抗值、电导率、磁导率等在内的磁特性参数不同。非晶薄膜的磁特性参数与其微观磁矩结构紧密相关。因此，研究不同静态场条件下，非晶薄膜的磁化结构具有重要的意义。
　　本课题选用GMI传感器中较为常用的钴基非晶薄膜为研究对象，模拟非晶薄膜在传感器中的磁场工作环境，仿真环向与纵向静态场条件下其内部磁化矢量分布。详细阐述磁学计算方法及原理基础上，通过分析比较选定两种数值方法求解。第一种是基于数值有限元方法，仿真环形静态场条件下非晶薄膜稳定状态磁化矢量M分布，并对不同大小与方向环向静态场条件下M的分布状态进行比较分析，研究非晶薄膜的环向磁化特性。采用第二种有限差分方法，研究非晶薄膜外加直线方向静态场条件下磁化特性。为提高仿真速度与精度，使用MATLAB对非晶材料磁畴结构进行选择性尺寸剖分，基于自由能最小原则，简化公式并仿真得到非晶薄膜各个剖分单元的单位磁化矢量m分布状态。在此基础上对不同大小与施加方向的静态场条件下m的分布状态进行比较分析，研究非晶薄膜的纵向磁化特性。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 非晶薄膜材料特性及研究现状

1.3 电磁学计算国内外研究发展现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 磁化特性分析理论基础

2.1 基本磁学物理量

2.2 磁体内的基本能量项

2.3 磁化原理与磁畴结构

2.4 磁学问题的数值分析方法

2.5 本章小结

第3章 非晶薄膜磁化特性有限元分析

3.1 有限元仿真方法及原理

3.2 基于有限元的非晶薄膜磁性分析

3.3 有限元仿真结果分析

3.4 本章小结

第4章 非晶薄膜磁化特性有限差分分析

4.1 Co基非晶薄膜磁化模型建立

4.2 Co基非晶薄膜畴壁能量分析

4.3 Co基非晶薄膜磁化状态仿真与分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢