Магниторезистивный элемент
MAGNETORESISTIVE ELEMENT

Изобретение относится к области производства изделий низкотемпературной электроники и может быть использовано в конструкциях датчиков и преобразователей магнитного поля.
Развитие низкотемпературной электроники предъявляет новые требования к приборной базе, в частности, к магниторезистивным элементам. Существует много низкотемпературных (по общепринятой классификации) элементов, работающих при температурах ниже 170 K. Но выбор устройств для диапазона температур <4,2 K, то есть работающих ниже температуры кипения гелия, ограничен. При этом современная низкотемпературная электроника уже требует устройств, работающих при сверхнизких (<1,0 K) температурах.
Известен магниторезистивный элемент, содержащий подложку из полуизолирующего арсенида галлия, магниточувствительный слой из монокристаллической пленки германия с дырочной проводимостью и контактные площадки из индия [Н.Т. Горбачук. Полупроводниковый магниторезистор и способ его изготовления. Авторское свидетельство СССР №1728903] - прототип. Это устройство имеет рабочий диапазон температур 4,2-30 K. Недостатком устройства-прототипа является то, что его рабочий диапазон не охватывает область <1,0 K.
Задача предлагаемого изобретения - создание магниторезистивного элемента, рабочий диапазон температур которого <1,0 K.
2
Поставленная задача решается тем, что магниторезистивный элемент, включающий магниточувствительный слой и контактные площадки, состоит из слоя сплава TiMnAl, а контактные площадки выполнены из золота.
Рабочий диапазон температур предлагаемого устройства от 0,03 K до 1,0 K.
r
На Фиг. 1, где R - относительное сопротивление и В - индукция магнитного поля, показана градуировочная кривая магниторезистивного элемента при температуре 0,03 К. Точки на графике Фиг. 1 - экспериментальные данные. Значения относительного сопротивления на Фиг. 1 вычислены как
0
B
где R - сопротивление при B=0, R - сопротивление при приложении магнитного поля с индукцией В.
При температурах выше 1 K сопротивление магниторезистивного элемента от индукции В практически не зависит, а в интервале температур 0,03 K - 1 K величина сопротивления не зависит от температуры и градуировочные кривые практически совпадают с зависимостью, представленной на Фиг. 1.
Сопротивление устройства при B=0 составляет 97,4 Ом. Магниторезистивные свойства проявляются в интервале значений B от 0 Тл до 0,3 Тл. При B>0,3 Тл сопротивление магниторезистивного элемента перестает зависеть от величины индукции магнитного поля.
2
Пример исполнения магниторезистивного элемента показан на Фиг. 2, где 1 - слой сплава TiMnAl, 2 и 3 - контактные площадки из золота.
2
Устройство работает следующим образом. Слой 1 сплава TiMnAl обеспечивает магниточувствительность устройства, а контактные площадки 2 используются для подключения устройства в цепь для измерения и/или регистрации сопротивления. Поскольку градуировочная кривая (Фиг. 1) имеет максимум, то при использовании устройства для измерения индукции магнитного поля замеры должны производиться отдельно в поддиапазонах 0-0,15 Тл и 0,15-0,3 Тл.