AFM-DMS
Effet de résistance à l'étirement des couches métalliques de capteur à l'état antiferromagnétique

L'effet piézorésistif permet des capteurs très sensibles pour des grandeurs mécaniques telles que l'allongement, la force et la pression. Les matériaux connus sont les semi-conducteurs et les métaux granulaires, dans lesquels l'écart de bande ou le tunnel d'électrons permet l'effet de capteur. Mais il existe une autre classe de matériaux encore peu étudiée pour ces capteurs: métaux antiferromagnétiques tels que le chrome. Chez eux, les influences mécaniques externes affectent la structure magnétique, qui à son tour modifie la résistance électrique du matériau. Il en résulte des sensibilités élevées de ces couches métalliques bien conductrices et robustes. Après avoir étudié cet effet pour les couches minces de chrome, dans le projet de recherche actuel, nous étendons la gamme de matériaux à d'autres alliages métalliques, examinons la sensibilité, leur dépendance à la température de la gamme cryogénique à haute température, et leur stabilité.

problématique

Les métaux antiferromagnétiques sont connus depuis de nombreuses décennies. Le chrome en particulier a fait l'objet de nombreuses recherches en tant que système modèle pour l'antiferromagnétique à ondes de densité de spin. Cependant, l'étude et l'application en tant que matériau de capteur piézorésistif sont encore jeunes et soulèvent encore de nombreuses questions ouvertes: Quelle est la robustesse des couches minces correspondantes? À quoi ressemblent les dépendances à la température et comment peuvent-elles être influencées, par exemple par une modification de la composition et de la structure? Quels autres métaux antiferromagnétiques ont des effets comparables?

Objectif

Le projet de base examine quels matériaux antiferromagnétiques ont un effet piézorésistif et comment il est conçu en détail. En outre, certains matériaux prometteurs sont sélectionnés en vue de l'application, avec lesquels des capteurs sont construits et caractérisés.

Procédure à suivre

Au moyen de la position de pulvérisation, différents alliages Cr et Mn sont déposés sous forme de couches minces dans des processus réactifs et de co-pulvérisation. La structure et la composition sont systématiquement modifiées à l'aide des paramètres de dépôt. Grâce à l'ablation laser par un laser picoseconde, différentes structures de mesure sont créées de manière flexible. Les échantillons avec substrat de verre sont caractérisés jusqu'à des températures élevées en termes de propriétés électriques et d'effet piézorésistif. Les corps de mesure en acier céramique et isolés sont également revêtus, structurés et montés en capteurs pour étudier l'effet piézorésistif à des températures élevées et cryogéniques. La structure et la composition des couches sont analysées à l'aide d'analyses telles que la diffractométrie par rayons X (XRD) et la spectroscopie par rayons X dispersive d'énergie (EDX).

Personne à contacter: Dr Silvan Schwebke
Direction du projet: Prof. Dr. Günter Schultes
Durée: 15.01.2020 – 30.09.2022
Financé par: DFG