專利名稱：磁微帶線及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性薄膜器件，特別是一種利用磁阻抗效應(yīng)工作的磁性薄膜器件及其應(yīng)用。
五十年代初，提出了一種新的傳輸線結(jié)構(gòu)，即微帶線。如

圖16所示，微帶線是由電介質(zhì)板(層)和在其上下兩側(cè)的一根帶狀導(dǎo)體和接地導(dǎo)電板組成。由于電介質(zhì)板(層)具有很高的介電常數(shù)，電磁能量被集中在其中傳輸。它具有寬頻帶，體積小等特點(diǎn)。因此在微波集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。
但是微帶線無法感應(yīng)外磁場(chǎng)的變化，因此它只能起傳輸線的作用。
近年來，電子技術(shù)的發(fā)展和微細(xì)加工技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了電子元器件向微型化集成化、高效率和寬頻帶方向發(fā)展。產(chǎn)品的無損磁損傷、精密機(jī)械自動(dòng)控制、醫(yī)療用人體磁檢查、環(huán)境磁性檢測(cè)、高速反應(yīng)非接觸式檢測(cè)以及移動(dòng)通信機(jī)等領(lǐng)域都要求高敏度微型傳感器和薄膜磁性器件。
特別是隨著計(jì)算機(jī)的小型化和硬盤存儲(chǔ)器的高密度化，迫切需要快速、高靈敏度、寬頻帶、微型的記錄和讀出用磁頭(傳感器)?，F(xiàn)在使用的磁性傳感器可分為三類。
(1)科耳(Hall)效應(yīng)傳感器-利用半導(dǎo)體(Ge,InSb,InAs等)中的傳導(dǎo)電子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)時(shí)，在與電流一磁場(chǎng)相垂直的方向上產(chǎn)生電壓的效應(yīng)來檢測(cè)磁場(chǎng)。
(2)磁阻效應(yīng)(MR和GMR)傳感器-利用磁性薄膜(FeNi,Co等)和金屬導(dǎo)體薄膜(Cu等)組成的多層薄膜結(jié)構(gòu)中，它的直流電阻隨著外加磁場(chǎng)的改變而發(fā)生變化這一磁阻效應(yīng)來檢測(cè)磁場(chǎng)。
(3)磁阻抗效應(yīng)(Magneto-Impedance Effect)傳感器(以下簡(jiǎn)稱MI傳感器)-當(dāng)磁性材料受到外加磁場(chǎng)作用時(shí)磁性材料內(nèi)部的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，因此在其中通過的電磁信號(hào)的阻抗要改變。根據(jù)這一原理可以檢測(cè)磁場(chǎng)。
現(xiàn)在公開發(fā)表的這一類磁阻抗效應(yīng)傳感器有二種。第一種是用非晶態(tài)磁性材料制成的細(xì)線來作傳感元件(參考文獻(xiàn)日本應(yīng)用磁氣學(xué)志Vol.18,No.2,pp493-498,1994)。在一根直徑為30～50μm，長度為1～5mm的非晶態(tài)磁性材料制成的細(xì)線中通以高頻電流。當(dāng)沿著這根細(xì)線的軸線方向有外加磁場(chǎng)存在時(shí)，這根細(xì)線的高頻阻抗要發(fā)生變化，在其中傳導(dǎo)的高頻信號(hào)的振幅將隨著外加磁場(chǎng)而變化。通過測(cè)出高頻信號(hào)振幅的變化量，可以檢測(cè)出外加磁場(chǎng)信號(hào)。
這種傳感器由于使用的是直徑在30μm以上，長度在毫米級(jí)的線狀材料。所以它不可能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微型化。再加上這段非晶態(tài)磁性細(xì)線不能受外力的作用，否則它的敏度要下降。因此這段非晶態(tài)磁性細(xì)線與外部電路的連接和固定是非常復(fù)雜的事。它的高頻載波工作頻率在100MHz左右，信號(hào)頻率帶寬受到限制只有10MHz左右。當(dāng)把非晶態(tài)磁性細(xì)線改成非晶態(tài)磁性薄膜條帶時(shí)，它的靈敏度大大地降低(參考文獻(xiàn)日本應(yīng)用磁氣學(xué)會(huì)志Vol.19,No.2,pp481-484,1995)。
第二種是用磁性薄膜條帶作磁芯，用金屬導(dǎo)電薄膜條帶作線卷構(gòu)成一個(gè)薄膜電感器(參考文獻(xiàn)日本應(yīng)用磁氣學(xué)會(huì)志Vol.19,No.2,pp465-468，1995)。這種傳感器是工作在電路共振狀態(tài)。當(dāng)在線卷中通以高頻電流時(shí)，如果磁芯受到外加磁場(chǎng)的作用，它的磁導(dǎo)率會(huì)改變，傳感器的共振點(diǎn)也會(huì)改變，在線卷的兩端測(cè)量出振幅或者是位相的變化便可以檢測(cè)出磁場(chǎng)的大小。
這種傳感器由于是利用電路共振原理工作，根據(jù)共振電路基本特性，它的工作頻率帶寬與靈敏度是成反比例的，也就是說不可能同時(shí)取得高靈敏度和寬頻帶特性。為了擴(kuò)展頻率帶寬也曾有人給這種傳感器的輸入和輸出端加上阻抗匹配電路，使傳感器的體積變得很大，成本也增加。即使如此它的最大頻率帶寬度也只有70MHz(參考文獻(xiàn)M.Senda and Y.Koshimoto,“HighFrequency Signal Resonance of Impedance Mathed UHF Carrier Type Head”,Digests of INTERMAG’97,New Orleans,Louisiana,GP-18,April 1-4,1997)。
隨著科學(xué)技術(shù)的加速發(fā)展，人類社會(huì)已經(jīng)開始進(jìn)入信息時(shí)代。計(jì)算機(jī)型號(hào)不斷地更新。計(jì)算機(jī)得以如此快速的發(fā)展有三個(gè)因素起作用。第一是個(gè)人計(jì)算機(jī)有著廣大的市場(chǎng)。他的普及會(huì)帶來深刻的社會(huì)變化和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。第二是半導(dǎo)體工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步使得半導(dǎo)體元器件不斷地微型、高性能、高速度、集成化和降低成本方面取得進(jìn)展。第三是作為計(jì)算機(jī)三大組成部分之一的信息存儲(chǔ)用的硬盤驅(qū)動(dòng)器有了長足的發(fā)展。硬盤的記錄面密度從以前的每十年提高十倍發(fā)展到最近每十年提高一百倍。使得計(jì)算機(jī)的體積大大地減小了。單位記錄面密度的價(jià)格也降低了。使用個(gè)人計(jì)算機(jī)的成本也大大地下降了。個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及才成為可能的事。
硬盤驅(qū)動(dòng)器中磁頭和磁盤是關(guān)鍵技術(shù)。特別是磁頭的設(shè)計(jì)和制造最為復(fù)雜。磁頭技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是最初的用塊狀磁性材料作磁芯，用導(dǎo)線做線卷制成的電感磁頭。這種磁頭體積和電感都很大，只能用于低頻和低密度的磁記錄。第二階段，隨著薄膜工藝和薄膜磁性材料的發(fā)展以及光刻技術(shù)的應(yīng)用，出現(xiàn)了薄膜磁性元器件。磁頭也發(fā)展到薄膜電感磁頭階段。完全是用真空成膜技術(shù)制造磁性薄膜和金屬薄膜以及絕緣薄膜，并經(jīng)過光刻工藝在基板上一次能做成百上千個(gè)薄膜磁頭。磁頭的性能有了大幅度的提高。磁道和磁頭縫隙的尺寸有了大幅度的減小。磁記錄密度得到了飛躍的提高。磁記錄技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)磁頭提出了更高的要求。用薄膜電感磁頭已經(jīng)不能滿足高密度磁記錄的要求。第三階段，為了突破薄膜電感磁頭對(duì)記錄密度的限制，美國的IBM公司提出了磁阻(MR和GMR)磁頭。這種磁頭是根據(jù)前一節(jié)說過的磁阻效應(yīng)原理來工作的，它的靈敏度和信噪比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過薄膜電感磁頭。它的電感量只相當(dāng)一卷的薄膜磁頭的電感量，頻率特性也得到了改善。因此進(jìn)一步提高了記錄面密度和數(shù)據(jù)傳輸速度。根據(jù)日本富士通公司最近的報(bào)告，應(yīng)用這種GMR磁頭已實(shí)現(xiàn)8Gbits/in2的高密度記錄。根據(jù)理論計(jì)算用垂直磁記錄方式可以實(shí)現(xiàn)100Gbits/in2以上超高密度磁記錄。
記錄面密度向超高密度發(fā)展的同時(shí)，要求高速傳輸數(shù)據(jù)。否則數(shù)據(jù)傳輸要占去計(jì)算機(jī)的大部分時(shí)間。根據(jù)理論推算如果記錄面密度達(dá)到20Gbits/in2要求磁頭有200MHz的工作頻率帶寬。但是薄膜電感磁頭只有30MHz的頻率帶寬，電感量最小的磁阻磁頭的頻率帶寬也不超過100MHz。而且現(xiàn)有的磁阻(MR和GMR)磁頭的靈敏度也難以實(shí)現(xiàn)20Gbits/in2以上的高密度記錄。為了達(dá)到更高的磁記錄面密度必須要有靈敏度更高，工作頻帶更寬(超過200MHz)的新型磁頭。現(xiàn)在被認(rèn)為是靈敏度最高的GMR傳感器，作為讀磁頭用的低磁場(chǎng)情況下，他的ΔR/R系數(shù)在10％以下，輸出小于2mV/μm。
本發(fā)明的目的，就是針對(duì)上述現(xiàn)有電子元器件無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)高頻寬帶、低磁場(chǎng)下的高靈敏度和微型、低成本等特性的缺陷，設(shè)計(jì)一種磁性薄膜器件，該器件能同時(shí)具備高頻寬帶特性、低磁場(chǎng)下的高靈敏度特性和微型、低成本的特性。并將其應(yīng)用于傳感器、通信器用調(diào)制器、濾波器、增輻器、混頻器、電感器及磁性薄膜的測(cè)量方法中。
本發(fā)明首創(chuàng)提出了磁微帶線的概念，磁微帶線是由磁性薄膜微帶7，與磁性薄膜微帶7兩端相連接的導(dǎo)體薄膜微帶6a和6b，電介質(zhì)層3，接地導(dǎo)電板2和介質(zhì)基板1組成。其中磁性薄膜微帶7和導(dǎo)體薄膜微帶6a和6b不限定是直線形狀的薄膜微帶，可以根據(jù)對(duì)器件特性的要求設(shè)計(jì)成各種各樣的幾何形狀。它們構(gòu)成一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)。從4a和4b端口輸入高頻載波信號(hào)，直接通過磁性薄膜微帶傳輸?shù)?a和5b端口，在5a和5b端口可以檢出高頻載波信號(hào)。高頻載波電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在磁性薄膜微帶中會(huì)與磁矩發(fā)生相互作用，磁性薄膜微帶的阻抗反應(yīng)了相互作用的強(qiáng)弱。當(dāng)有外加磁場(chǎng)作用在磁性薄膜微帶上時(shí)，磁矩要發(fā)生偏轉(zhuǎn)，磁矩的偏轉(zhuǎn)又會(huì)影響磁矩與高頻載波磁場(chǎng)的相互作用。因此外加磁場(chǎng)能夠改變磁性薄膜微帶的阻抗。這樣在5a和5b端口高頻載波信號(hào)的振幅會(huì)隨著外加磁場(chǎng)的大小而變化。所以在5a和6b端口檢測(cè)高頻載波信號(hào)振幅的變化便可以得到磁場(chǎng)的信號(hào)。
實(shí)際上磁微帶線是根據(jù)微波集成電路用微帶線的基本結(jié)構(gòu)所具有的寬頻帶特性并與磁阻抗效應(yīng)的高靈敏度特性相結(jié)合而產(chǎn)生出來的。它與現(xiàn)有的采用普通兩根導(dǎo)線(低頻電路)組成的傳感器有著本質(zhì)的區(qū)別。磁微帶線其結(jié)構(gòu)本身便具有寬頻帶特性，而且通過調(diào)整它的結(jié)構(gòu)參數(shù)比如磁性薄膜微帶的寬度和厚度、電介質(zhì)的厚度和它的介電常數(shù)等，可以設(shè)計(jì)它的特性阻抗達(dá)到所要求的阻值。與外部電路連接不需要阻抗過渡匹配。
磁微帶線的發(fā)明使現(xiàn)有的MI傳感器類的各種器件，向微型化、高靈敏度、寬頻帶和高性能方面發(fā)展進(jìn)了一大步。它不需要線卷，高頻信號(hào)電流直接流過磁性薄膜微帶。結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，便與集成和應(yīng)用到微波集成電路中，生產(chǎn)成本低。
磁微帶線突破了現(xiàn)有各種傳感器應(yīng)用的頻率限制，它可以應(yīng)用到毫米波段。實(shí)現(xiàn)了在高頻下的寬頻帶和高靈敏度磁性傳感特性。通過設(shè)計(jì)磁性薄膜微帶的形狀和尺寸可以制成各種各樣的器件、有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
現(xiàn)有的傳感器都是采用普通的兩根導(dǎo)線組成的低頻電路。隨著信號(hào)頻率的增高導(dǎo)線損耗急劇增大并且會(huì)發(fā)生共振，以致整個(gè)電路不能工作?，F(xiàn)有磁性傳感器的信號(hào)頻率帶寬只有幾十兆。因此用兩根導(dǎo)線組成的低頻電路不可能取得高頻，寬帶和高靈敏度特性。磁微帶線這一新概念的提出突破了傳統(tǒng)磁性傳感器的集中參數(shù)電路結(jié)構(gòu)，大大地?cái)U(kuò)展了薄膜磁性器件應(yīng)用的頻率范圍。信號(hào)頻率帶寬擴(kuò)展到幾百兆至千兆，工作載波可以GHz波段。根據(jù)初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，用磁微帶線作成的傳感器的輸出信號(hào)是相同尺寸的GMR傳感器輸出信號(hào)的10倍。為薄膜磁性器件的微型化和集成化開辟了一條新的發(fā)展方向。
隨著磁性材料與器件不斷地向微型、高性能、高速度、集成化方向發(fā)展，迫切需要能測(cè)量與實(shí)際元器件同樣大小的超薄、極細(xì)磁性薄膜的方法和裝置。現(xiàn)有的種種測(cè)量磁性薄膜材料的方法都要求被測(cè)樣品具有足夠大的面積才能進(jìn)行測(cè)量，否則信噪比不夠，不可能得到有效的數(shù)據(jù)。磁微帶線的發(fā)明不單是可以用作各種各樣的元器件，它還可以用來測(cè)量小到微米級(jí)、薄到亞微米級(jí)的磁性薄膜的特性。為研究超薄、極細(xì)磁性薄膜材料提供了一種新的有效的測(cè)量方法和工具。
下面結(jié)合附圖、實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明-磁微帶線的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是載波信號(hào)振幅的變化量與外加磁場(chǎng)的關(guān)系曲線。
圖3是輸出信號(hào)與載波信號(hào)頻率的關(guān)系曲線。
圖4是輸出信號(hào)與載波信號(hào)功率的關(guān)系曲線。
圖5是容易磁化軸沿磁性薄膜徽帶的寬度方向，外加磁場(chǎng)沿磁性薄膜微帶的長度方向。
圖6是容易磁化軸沿磁性薄膜微帶的寬度方向，外加磁場(chǎng)沿磁性薄膜微帶的寬度方向。
圖7是容易磁化軸沿磁性薄膜微帶的長度方向，外加磁場(chǎng)也沿磁性薄膜微帶的長度方向。
圖8是容易磁化軸沿磁性薄膜微帶的長度方向，外加磁場(chǎng)沿磁性薄膜微帶的寬度方向。
圖9是一種寬頻帶高敏度單磁極讀磁頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是另一種寬頻帶高敏度單磁極讀磁頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是一種寬頻帶高敏度環(huán)形磁極讀磁頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12是另一種寬頻帶高敏度環(huán)形磁極讀磁頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13是第三種寬頻帶高敏度環(huán)形磁極讀磁頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14是磁微帶線薄膜電感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15是高頻磁性薄膜特性測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16是微帶線結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1…電介質(zhì)基板。
2…接地導(dǎo)電板。
3…電介質(zhì)層。
4a,4b…輸入端口。
5a,5b…輸出端口。
6a,6b…與外部電路連接用的導(dǎo)體薄膜微帶。
7…感受磁場(chǎng)信號(hào)用的磁性薄膜微帶。
8…表示磁性薄膜微帶的容易磁化軸的方向。
9…表示外加磁場(chǎng)的方向。
10…表示載波信號(hào)電流的方向。
11…磁盤上記錄的磁道。
12…導(dǎo)體薄膜微帶與需要測(cè)量的磁性薄膜樣品連接用的導(dǎo)體。
第1種應(yīng)用實(shí)施例-高頻高靈敏度磁性傳感器。
高頻高靈敏度磁性傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。感受磁場(chǎng)部分是中間的一段磁性薄膜微帶，兩端與之相連接的是與外部電路相連接用的導(dǎo)體薄膜微帶。高頻信號(hào)電流直接流過磁性薄膜微帶。通過調(diào)整它的結(jié)構(gòu)參數(shù)比如磁性薄膜微帶的寬度和厚度、電介質(zhì)層的厚度和它的介電常數(shù)等，可以設(shè)計(jì)它的特性阻抗達(dá)到所要求的阻值。與外部電路連接不需要阻抗過渡匹配。它可以應(yīng)用到毫米波段。
圖2～圖4中給出了磁性薄膜微帶為5μm寬，20μm長，1μm厚的磁性傳感器的實(shí)驗(yàn)特性曲線。這是在磁性薄膜微帶的容易磁化軸(Hk)取在它的寬度方向，沿其長度方向外加磁場(chǎng)(Hex)的情況下(見圖5)測(cè)量到的特性。圖2是頻率1GHz功率和1mW的載波信號(hào)振幅的變化量與外加磁場(chǎng)的關(guān)系。隨著外加磁場(chǎng)的增加和減小載波信號(hào)的振幅急劇變化。在小于16Oe低磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)了7mV/Oe的高靈敏度。如圖中所示，要取得線性輸出需要加一個(gè)小的偏置磁場(chǎng)。
圖3是輸出信號(hào)(載波信號(hào)振幅的變化量)與載波頻率的關(guān)系?？v軸是外加磁場(chǎng)從0Oe到50Oe時(shí)載波信號(hào)振幅的變化量。在1GHz的頻率中心實(shí)現(xiàn)了600MHz的-3dB帶寬。這是現(xiàn)今工作頻率最高，頻帶最寬的磁性傳感器。
圖4是輸出信號(hào)(載波信號(hào)振幅的變化量)與載波功率的關(guān)系。固定載波頻率為1GHz?？v軸是外加磁場(chǎng)從0Oe到50Oe時(shí)載波信號(hào)振幅的變化量。如圖中所示，輸出信號(hào)隨著載波功率的增加而增大，在100mW的載波下輸出信號(hào)還未飽和，輸出信號(hào)約為120mV。進(jìn)一步加大載波功率可以取得更大的輸出信號(hào)。它相當(dāng)是同樣尺寸的GMR傳感器10倍的輸出信號(hào)。
外加磁場(chǎng)(Hex)方向和磁性薄膜微帶的容易磁化軸(Hk)方向不限定在上述的一種情況，也可以有其他的任意組合。比如當(dāng)磁性薄膜微帶的容易磁化軸(Hk)在其寬度方向時(shí)，沿磁性薄膜微帶的寬度方向外加磁場(chǎng)(Hex)(圖6)。當(dāng)磁性薄膜微帶的容易磁化軸(Hk)在其長度方向時(shí)可以沿其長度方向外加磁場(chǎng)(Hex)(圖7)，也可以沿其寬度方向外加磁場(chǎng)(Hex)(圖8)。以上的情況下都具有前面所述的MI磁性傳感特性。只是不同的組合有不同形狀的輸出信號(hào)與外加磁場(chǎng)的特性曲線。
第2種應(yīng)用實(shí)施例-寬頻帶高靈敏度單磁極讀磁頭。
這是將上述的傳感器變形作為單磁極讀磁頭應(yīng)用到磁記錄領(lǐng)域里，如圖9～圖10所示。圖9中磁性薄膜微帶7垂直于磁盤面放置，它的一端用作磁頭的單磁極端。用它去感受磁盤上的磁跡信號(hào)。作為與外部電路連接用的導(dǎo)體薄膜微帶6a和6b則變曲成L形。磁性薄膜微帶7的寬度對(duì)應(yīng)讀磁頭的磁道寬度。也可以將整個(gè)磁頭旋轉(zhuǎn)90度，這種情況下磁性薄膜微帶7的厚度對(duì)應(yīng)讀磁頭的磁道寬度。這樣容易實(shí)現(xiàn)亞微米磁道讀磁頭。
類似地圖10中磁性薄膜微帶7平行于磁盤面放置，它的一邊用作磁頭的單磁極端。用他去感受磁盤上的磁跡信號(hào)。作為與外部電路連接用的導(dǎo)體薄膜微帶6a和6b則彎曲成如圖所示的形狀。磁性薄膜微帶7的長度對(duì)應(yīng)讀磁頭的磁道寬度。也可以將整個(gè)磁頭旋轉(zhuǎn)90度，這種情況下磁性薄膜微帶7的厚度對(duì)應(yīng)讀磁頭的磁道寬度。
第3種應(yīng)用實(shí)施例一寬頻帶高靈敏度環(huán)形磁極讀磁頭這是將上述的傳感器變形作為環(huán)形磁極讀磁頭應(yīng)用在磁記錄領(lǐng)域里。如圖11～圖13所示，圖11中磁性薄膜微帶7改成如圖中所示的平面環(huán)形狀，其開口的縫隙用來讀取磁盤上的磁跡信號(hào)。作為與外部電路連接用的導(dǎo)體薄膜微帶6a和6b則彎曲成如圖所示的形狀。環(huán)形磁性薄膜微帶7的厚度對(duì)應(yīng)讀磁頭的磁道寬度。也可以將整個(gè)磁頭旋轉(zhuǎn)90度，這種情況下環(huán)形磁性薄膜微帶7開口縫隙的寬度對(duì)應(yīng)讀磁頭的磁道寬度。
圖12中磁性薄膜微帶7改成如圖中所示前后兩層磁性薄膜構(gòu)成的環(huán)形狀。面對(duì)磁盤的一端兩層磁性薄膜之間有一個(gè)縫隙，用這個(gè)縫隙來讀取磁盤上的磁跡信號(hào)。作為與外部電路連接用的導(dǎo)體薄膜微帶6a和6b則彎曲成如圖所示的形狀。環(huán)形磁性薄膜微帶7的長度對(duì)應(yīng)讀磁頭的磁道寬度。
圖13中磁性薄膜微帶7改成如圖中所示前后兩層磁性薄膜中間包入導(dǎo)體薄膜微帶而構(gòu)成環(huán)形狀。它的特點(diǎn)是磁性薄膜和導(dǎo)體薄膜直接相結(jié)合，使高頻電流直接從磁性薄膜和導(dǎo)體薄膜中流過。作為與外部電路連接用的導(dǎo)體薄膜微帶6a和6b是連成一體的，彎曲成如圖中所示的形狀。環(huán)形磁性薄膜微帶7的長度對(duì)應(yīng)讀磁頭的磁道寬度。
第4種應(yīng)用實(shí)施例-磁微帶線薄膜電感器磁微帶線薄膜電感器的基本結(jié)構(gòu)如圖14所示。現(xiàn)有的薄膜電感器是采用導(dǎo)電薄膜帶上下包磁性薄膜，在它們之間加絕緣層的結(jié)構(gòu)(參考文獻(xiàn)K.Kawabe,et al,“PlanarInductor,”IEEE Trans.,Magn.,Vol.20,No.5,pp1804-1806,1994)。高頻電流只通過中心的導(dǎo)電薄膜帶，而不直接流過磁性薄膜。新型磁微帶線薄膜電感器是直接將高頻電流加在磁性薄膜微帶7上，它的結(jié)構(gòu)變簡(jiǎn)單了，體積縮小，高頻電流和磁性薄膜的相互作用加強(qiáng)了，單位長度的電感量可以提高。成本造價(jià)相應(yīng)降低。其中磁性薄膜微帶7可以根據(jù)對(duì)器件特性的要求設(shè)計(jì)成各種幾何形狀、還可以采用多層結(jié)構(gòu)。
第5種應(yīng)用實(shí)施例-磁微帶線調(diào)制器磁微帶線調(diào)制器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)外加一個(gè)高頻磁場(chǎng)來調(diào)制在磁性薄膜微帶中通過的載波信號(hào)時(shí)，它便構(gòu)成一個(gè)高頻調(diào)制器。在輸出端口5a和5b可以得到一個(gè)被調(diào)制的載波信號(hào)。
第6種應(yīng)用實(shí)施例-高頻磁性薄膜特性測(cè)量方法根據(jù)磁微帶線的原理，將圖1中的磁性薄膜微帶換成可以更換的結(jié)構(gòu)，以便將需要測(cè)量的磁性薄膜樣品插入并與兩端的導(dǎo)體薄膜微帶相連。其基本結(jié)構(gòu)如圖15所示。這樣便可以用來測(cè)量磁性薄膜的各種特性參數(shù)。例如飽和磁化強(qiáng)度Ms，嬌頑力Hc，異方性磁場(chǎng)Hk，導(dǎo)磁率μ，共振線寬ΔH，共振磁場(chǎng)Hr等。這種方法可以測(cè)量小到微米級(jí)、薄到亞微米級(jí)的磁性薄膜的特性參數(shù)。比現(xiàn)有的振動(dòng)磁場(chǎng)方法(VSM方法)和磁共振(腔)方法具有更高的靈敏度，能測(cè)量更小體積的磁性薄膜。為研究超薄、極細(xì)的磁性薄膜提供了一種新的測(cè)量方法和工具。
以上所述以外的應(yīng)用實(shí)施例也存在，比如用作通信器中的濾波器、增幅器和混頻器等等。凡是根據(jù)本發(fā)明-磁微帶線的原理，得出的應(yīng)用實(shí)施例和方法都包括在本專利的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁微帶線，其特征是由磁性薄膜微帶(7)，與磁性薄膜微帶(7)兩端相連接的導(dǎo)體薄膜微帶(6a)和(6b)，電介質(zhì)層(3)，接地導(dǎo)電板(2)和基板(1)構(gòu)成，電介質(zhì)層(3)、接地導(dǎo)電板(2)和基板(1)平行疊置，磁性薄膜微帶(7)及導(dǎo)體薄膜微帶(6a)和(6b)固定在電介質(zhì)層(3)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁微帶線，其特征是導(dǎo)體薄膜微帶線(6a)和(6b)為L形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁微帶線，其特征是磁性薄膜微帶(7)為環(huán)形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁微帶線，其特征是磁性薄膜微帶(7)為兩層磁性薄膜構(gòu)成的環(huán)形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁性微帶線，其特征是磁性薄膜微帶(7)為兩層磁性薄膜中間包入導(dǎo)體薄膜微帶構(gòu)成環(huán)形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁微帶線，其特征是磁性薄膜微帶(7)兩端與導(dǎo)體薄膜微帶(6a)和(6b)通過導(dǎo)體(12)連接。
7.一種磁性傳感器，包括用來感應(yīng)外部磁場(chǎng)變化的磁感應(yīng)部分，其特征是磁感應(yīng)部分為磁性薄膜微帶(7)，磁性薄膜微帶(7)的兩端與導(dǎo)體薄膜微帶(6a)和(6b連接并固定于電介質(zhì)層(3)上，電介質(zhì)層(3)，接地導(dǎo)電板(2)和基板(1)平行疊置，導(dǎo)體薄膜微帶(6a)和(6b)分別與外電路連接構(gòu)成一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁性傳感器，其特征是導(dǎo)體薄膜微帶(6a)和(6b)為L形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述磁性傳感器，其特征是，磁性薄膜微帶(7)為環(huán)形狀或兩層磁性薄膜構(gòu)成的環(huán)形狀，或兩層磁性薄膜中間包入導(dǎo)體薄膜微帶構(gòu)成的環(huán)形狀。
10.一種電感器，其特征是采用權(quán)利要求1所述的磁微帶線結(jié)構(gòu)，直接將高頻電流加在磁性薄膜微帶(7)上。
11.一種磁性調(diào)制器，其特征是采用權(quán)利要求1所述的磁微帶線結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體薄膜微帶(6a)和(6b)分別與外電路連接，構(gòu)成一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，在磁性薄膜微帶(7)外加一個(gè)高頻磁場(chǎng)來調(diào)制其中通過的載波信號(hào)。
12.一種使用權(quán)利要求1所述磁性薄膜器件測(cè)量高頻磁性薄膜特性的方法，其特征是采用權(quán)利要求1所述的磁微帶線原理，將磁性薄膜微帶換成可更換的結(jié)構(gòu)，將需要測(cè)量的磁性薄膜樣品插入并與兩端的導(dǎo)體薄膜微帶相連，接通導(dǎo)體薄膜微帶兩端的外電路，即可實(shí)現(xiàn)測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁性薄膜器件,特別是一種利用磁阻抗效應(yīng)進(jìn)行工作的磁性薄膜器件及其應(yīng)用,本發(fā)明由磁性薄膜微帶7,和磁性薄膜微帶7兩端聯(lián)接的導(dǎo)體薄膜微帶6(a)、6(b),電介質(zhì)層3,接地導(dǎo)電板2和介質(zhì)基板1組成。本發(fā)明能同時(shí)具備高頻寬帶、低磁場(chǎng)下的高靈敏度和微型、低成本的特征,能廣泛應(yīng)用于傳感器、通信器用調(diào)制器、濾波器、增輻器、混頻器、電感器及磁性薄膜特性的測(cè)量方法等領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)G11B5/127GK1214522SQ9711698
公開日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1997年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月10日
發(fā)明者江年華 申請(qǐng)人:江年華