磁傳感器在人類生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。尤其在極端高溫環(huán)境下,例如礦產(chǎn)/石油勘探、空間勘探、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制等領(lǐng)域,都急需高靈敏度、高可靠性的磁傳感器。目前,現(xiàn)有的高溫磁傳感器存在嚴(yán)重的物理局限性和材料缺陷,導(dǎo)致磁靈敏度低和可靠性差。一般情況下,高溫會(huì)導(dǎo)致材料性能的弱化,從而使其制備的器件功能失效。金剛石材料具有優(yōu)異的機(jī)械、物理、電學(xué)和化學(xué)惰性,使其成為制備高可靠性功能器件的首選材料。Galfenol（FeGa）薄膜具有高的磁致伸縮系數(shù)和居里溫度,使其成為制備高溫磁傳感器件極具潛力材料。鑒于此,為了克服高溫磁傳感的挑戰(zhàn),本工作在單晶金剛石（SCD）襯底上制備FeGa薄膜,并以此為基礎(chǔ)提出了一種新型磁傳感器件結(jié)構(gòu),即采用具有高磁致伸縮系數(shù)FeGa薄膜與SCD MEMS簡(jiǎn)諧振子相耦合的結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)從常溫到高溫的磁探測(cè)功能。本文研究了FeGa薄膜最佳生長(zhǎng)工藝及性能影響機(jī)制。闡述了界面調(diào)控FeGa薄膜的組織取向和性能特征機(jī)理。分析了FeGa薄膜組織和磁學(xué)性能熱穩(wěn)定性行為。開展了高穩(wěn)定性的SCD MEMS簡(jiǎn)諧振子器件制備研究。實(shí)現(xiàn)了多層結(jié)構(gòu)SCD基MEMS磁傳感器從常溫到高溫的磁探測(cè)。論... 

【文章來源】：上海大學(xué)上海市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：188 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 材料概述
        1.2.1 金剛石結(jié)構(gòu)和性能
        1.2.2 FeGa組織結(jié)構(gòu)和性能
    1.3 課題研究進(jìn)展
        1.3.1 金剛石MEMS器件研究進(jìn)展
        1.3.2 MEMS磁傳感器研究進(jìn)展
    1.4 本工作的選題意義及主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 本工作的選題意義
        1.4.2 本工作的主要研究?jī)?nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 單晶金剛石及FeGa薄膜材料的制備及性能研究
    2.1 引言
    2.2 單晶金剛石制備
        2.2.1 單晶金剛石的生長(zhǎng)工藝
        2.2.2 單晶金剛石品質(zhì)和組織表征
    2.3 FeGa薄膜在金剛石襯底上的制備
        2.3.1 FeGa薄膜在金剛石襯底上的制備工藝
        2.3.2 FeGa薄膜性能的研究
    2.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 FeGa/金剛石基復(fù)合結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性研究
    3.1 引言
    3.2 FeGa/金剛石基復(fù)合結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性試驗(yàn)方案
    3.3 FeGa/金剛石基復(fù)合結(jié)構(gòu)組織熱穩(wěn)定性
        3.3.1 過渡層調(diào)控FeGa薄膜表面形貌和組織結(jié)構(gòu)
        3.3.2 不同SCD基復(fù)合結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性
        3.3.3 不同SCD基復(fù)合結(jié)構(gòu)中FeGa薄膜相結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性
    3.4 FeGa/金剛石基復(fù)合結(jié)構(gòu)磁學(xué)性能熱穩(wěn)定性
        3.4.1 VSM技術(shù)測(cè)試不同結(jié)構(gòu)中FeGa薄膜磁學(xué)性能熱穩(wěn)定性
        3.4.2 PPMS技術(shù)測(cè)試不同結(jié)構(gòu)中FeGa薄膜磁學(xué)性能熱穩(wěn)定性
    3.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 金剛石基MEMS簡(jiǎn)諧振子機(jī)械性能研究
    4.1 引言
    4.2 金剛石基MEMS簡(jiǎn)諧振子的制備工藝
    4.3 金剛石基MEMS簡(jiǎn)諧振子振動(dòng)機(jī)理及測(cè)試裝置
        4.3.1 金剛石懸臂梁簡(jiǎn)諧振子共振頻率
        4.3.2 金剛石懸臂梁簡(jiǎn)諧振子品質(zhì)因子
        4.3.3 金剛石懸臂梁簡(jiǎn)諧振動(dòng)測(cè)試裝置
    4.4 金剛石MEMS簡(jiǎn)諧振子穩(wěn)定性研究
        4.4.1 金剛石懸臂梁共振特性
        4.4.2 金剛石懸臂梁高溫穩(wěn)定性
    4.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 FeGa/金剛石MEMS磁傳感器的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 FeGa/金剛石MEMS簡(jiǎn)諧振子磁傳感器原理
    5.3 常溫FeGa/金剛石簡(jiǎn)諧振子磁傳感器
        5.3.1 FeGa薄膜對(duì)SCD簡(jiǎn)諧振子振動(dòng)特性影響
        5.3.2 FeGa/SCD簡(jiǎn)諧振子磁傳感性能研究
    5.4 高溫FeGa/金剛石MEMS簡(jiǎn)諧振子磁傳感器
        5.4.1 高溫FeGa/SCD簡(jiǎn)諧振子磁傳感性能研究
        5.4.2 FeGa/SCD簡(jiǎn)諧振子磁傳感器磁噪音研究
    5.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 多層結(jié)構(gòu)金剛石基MEMS磁傳感器性能研究
    6.1 引言
    6.2 過渡層調(diào)控FeGa/金剛石基簡(jiǎn)諧振子磁傳感性能研究
        6.2.1 過渡層對(duì)FeGa/SCD基簡(jiǎn)諧振子共振特性影響
        6.2.2 不同結(jié)構(gòu)SCD基簡(jiǎn)諧振子磁傳感性能
    6.3 多層結(jié)構(gòu)金剛石基簡(jiǎn)諧振子溫度增強(qiáng)ΔE效應(yīng)的研究
        6.3.1 超高溫FeGa/Ti/SCD簡(jiǎn)諧振子磁傳感性能
        6.3.2 多層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)諧振子溫度增強(qiáng)ΔE效應(yīng)的研究
        6.3.3 多層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)諧振子ΔE效應(yīng)與磁場(chǎng)方位關(guān)系的研究
    6.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 全文總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 工作展望
作者在攻讀博士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文與專利
作者在攻讀博士學(xué)位期間參與的項(xiàng)目及獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]Fe-Ga合金彈性模量溫度特性與磁彈性應(yīng)用研究[D]. 李明明.北京科技大學(xué) 2018
[2]新型Fe-Ga磁致伸縮合金物性研究[D]. 徐世峰.吉林大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3162813