High Sensitive Strain Detection of FeCoSiB Amorphous Films

아몰퍼스 FeCoSiB 박막의 고감도 스트레인 검출특성

Amorphous FeCoSiB films with high saturation magnetostriction and excellent soft magnetic properties have been studied to evaluate their strain sensitivity. Films were subjected to a strain by bending of their substrates, which caused a change in the magnetic anisotropy of films via magnetoelastic coupling. Films were exhibited a figure of merit $F=({\Delta}{\mu}/{\mu})/{\varepsilon}$ (change in film permeability $\mu$ per unit strain $\varepsilon$) of $1.2{\times}10^5$, which is comparable with that of amorphous ribbons. To make a study of application of magnetostrictive films as strain sensor elements, we have prepared a micro-patterned film by means of the photolithography and ion milling processes. Impedance change in the patterned films, when strain was applied, was measured over the frequency range from 1 MHz to 1 GHz. Reflecting a large value of figure of merit F, a variation of 46% impedance of films was shown at 100 MHz frequency when a strain of $300{\times}10^{-6}$ was applied.

고자왜특성과 연자성특성을 가짐으로서 우수한 자기기계결합특성을 나타내는 아몰퍼스 FeCoSiB 박막의 스트레인 검출특성에 대해 연구하였다. 투자율은 박막기판을 마이크로메타를 이용하여 벤딩시켜 박막에 스트레인을 인가하면서 조사하였으며, 이때 박막에 스트레인이 인가되면 박막의 자기기계결합에 의해 투자율이 변화하였다. 스트레인에 의한 성능지수 $F=({\Delta}{\mu}/{\mu})/{\varepsilon}$ (단위스트레인에 대한 투자율의 변화)가 $1.2{\times}10^5$라는 매우 높은 값을 나타내어 본 연구에서 제작한 박막이 스트레인에 대하여 고감도특성을 가지고 있음을 알 수 있었다. 또한 제작된 박막을 센서소자로 응용하기 위해 박막을 미세 가공하고, 스트레인에 대한 고주파 임피던스의 변화를 조사하였으며, 박막의 우수한 자기기계결합특성으로 박막패턴의 임피던스는 인가된 스트레인에 의해 민감하게 변화되었다. 특히, 100MHz의 구동주파수에 있어서 $300{\times}10^{-6}$의 스트레인이 인가된 경우 46%의 임피던스변화율이 얻어졌다. 따라서 본 연구에서 제작한 박막소자는 초고감도의 스트레인 센서로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.