Dissertação
{pt_PT=Towards low noise, biaxial magnetic field imaging of electrical currents with magnetic tunnel junctions} {} EVALUATED
{pt=Nesta dissertação, Junções de Efeito de Túnel (JETs) são exploradas no contexto de aplicações de Análise Não-Destrutiva por meio de inspeção do campo magnético produzido por correntes eléctricas em dispositivos microeletrónicos. Um novo protótipo de sensores JET é proposto e testado, combinando deteção biaxial a baixo ruído do campo magnético. Um solução que combine deteção simultânea de duas componentes a baixo ruído do campo magnético é favorecida em detrimento da melhoria da resolução espacial, o que é sustentado pelos padrões de integração microelectrónica de estado-da-arte e por simulações das assinaturas magnéticas produzidas por configurações de correntes elétricas simples encontradas no contexto de falhas em microelectrónica. Os sensores baseados em JETs incorporam barreiras cristalinas de MgO, tendo sido depositados por pulverização catódica em magnetrão, ao que se seguiu a sua padronização em pilares com diferentes fatores de forma de modo a linearizar a sua resposta magnética. Estes pilares foram dispostos em série, em diferentes geometrias. Seguiu-se um único passo de recozimento na presença de um campo magnético aplicado a 45º, de forma a definir uma direção de referência comum entre os sensores. Simetria nas propriedades de magnetotransporte entre sensores de eixos diferentes, assim como robustez contra campos cruzados e sensitividades na zona linear oscilando entre 10-20 % / mT foram obtidos após fabricação. Um elevado acoplamento foi medido ao longo das direções sensíveis. Diversas hipóteses para a origem destes acoplamentos são avançadas e confrontadas com um modelo de Stoner-Wohlfahrt para o sistema em questão., en=Magnetic Tunnel Junctions (MTJs) are explored in the framework of an application in magnetic field imaging (MFI) of electrical currents in microelectronic devices. In particular, a new design of MTJ sensing structures for combined in-plane biaxial and low noise magnetic field sensing is proposed and tested. Favouring a dual-axis and low noise compared to a high spatial resolution sensing solution is explained based on the current microelectronic integration standards and simulations of the magnetic field signatures emanating from simple electrical current configurations. MTJs featuring crystalline MgO barriers were deposited by magnetron sputtering, patterned in pillars of different aspect ratios, which were laid-out in several series array geometries and annealed in a single thermal cycle under applied field at 45º, to define a common reference direction. Similarity in the transport characteristics of both axial sensors, robustness against the influence of planar cross-fields and sensitivities ranging from 10-20 % / mT were obtained. Large coupling fields were also observed in the sensitive axis of field application. A comparison of possible causes for the observed offsets is presented and confronted with the results of Stoner-Wohlfarth simulations.}
novembro 24, 2022, 10:30
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