Los sensores de campo magnético pueden mejorar las aplicaciones que requieren una gestión eficiente de la energía eléctrica. La mejora de los sensores de campo magnético por debajo del rango picoTesla podría permitir una técnica para medir la actividad cerebral a temperatura ambiente con una resolución de milisegundos, llamada encefalografía magnética, sin tecnología de dispositivo de interferencia cuántica superconductora (SQUID). que requiere temperaturas criogénicas para funcionar.
Un grupo de investigadores del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón en la Universidad de Tsukuba y LG Japan Lab Inc. exploraron la mejora de la relación de magnetorresistencia en un dispositivo de magnetorresistencia gigante de corriente perpendicular al plano (CPP-GMR) mediante el uso de un medio metálico Aleación Heusler CoFeAl0.5Si0.5 (CFAS). La aleación tiene electrones de conducción 100 por ciento polarizados en espín, lo que permite una asimetría de espín muy alta de la dispersión de electrones y da como resultado una gran relación de magnetorresistencia. Informan sus hallazgos en el Revista de física aplicada .
La magnetorresistencia, una variación de la resistencia eléctrica en respuesta a un campo magnético aplicado externamente, es importante para todas las aplicaciones de sensores de campo magnético. Para aumentar la sensibilidad de los sensores de campo magnético, Primero se debe aumentar su relación de magnetorresistencia (un valor definido como cambio de resistencia eléctrica frente al campo magnético o magnetización).
"Pudimos demostrar una mejora adicional de la relación de magnetorresistencia haciendo pilas multicapa de CFAS y plata (Ag), "dijo Yuya Sakuraba, líder del Grupo de Materiales Magnéticos en NIMS. "Al controlar con precisión la rugosidad interfacial de las multicapas, obtuvimos un acoplamiento de intercambio entre capas antiparalelo entre cada una de las capas CFAS, hasta seis, y logró no solo una alta relación de magnetorresistencia, sino también una alta linealidad del cambio de resistencia contra el campo magnético ".
Estudios anteriores demostraron que las aleaciones Heusler semimetálicas son muy adecuadas para mejorar la relación de magnetorresistencia en dispositivos CPP-GMR. "Se espera que las aleaciones basadas en Heusler sean el cabezal de lectura de próxima generación para unidades de disco duro con una alta densidad de grabación de área de más de 2 terabits por pulgada cuadrada, "Dijo Sakuraba.
"Y nuestro trabajo ha demostrado que es posible mejorar aún más la relación de magnetorresistencia mediante la creación de una estructura multicapa, que ahora realmente abre el potencial de CPP-GMR basado en Heusler para aplicaciones de sensores de campo magnético altamente sensibles, "Sakuraba continuó explicando.
Los investigadores fabricaron un dispositivo totalmente expitaxial sobre un sustrato monocristalino de óxido de magnesio (MgO). Si se puede obtener una propiedad similar en un dispositivo policristalino, puede convertirse en un candidato para un nuevo sensor de campo magnético con una mayor sensibilidad que un sensor de Hall convencional o un sensor de magnetorresistencia de túnel.
