A review of tunneling magnetoresistance sensor

传感器作为物联网技术的基石，在人们的生产生活中发挥着重大作用。其中，基于隧穿磁阻效应(Tunneling magnetoresistance, TMR)的磁传感器具有灵敏度高、尺寸小、功耗低等优点，在导航定位、生物医学、电流检测和无损检测等领域具有极大的应用前景。本综述以TMR传感器技术路线的发展为核心，囊括了从基本传感单元到三维空间磁场检测，再到实际应用的多个研究重点。首先，介绍了TMR传感器发展历程并阐明其基本工作原理，讨论了提高单个传感单元磁隧道结输出线性度的方法。接下来，详细介绍了传感器的重要电路结构——惠斯通电桥，以及制备TMR全桥结构的多种工艺方法。进一步地，从三维空间磁场检测这一市场需求入手，深入讨论了基于TMR传感器的三维传感结构的设计和制备方法。同时，以传感器灵敏度和噪声水平这两大基本性能为切入点，列举了TMR传感器性能的优化方案。最后，本文对TMR传感器的应用展开了详细介绍，以自旋麦克风，生物传感器两个新兴应用为例，对TMR传感器未来在物联网中的发展和应用进行了展望。