Перспективы применения СТМР-датчиков в космических миссиях и навигации

Ключевые слова: КОСМИЧЕСКИЙ АППАРАТ, МАГНИТНЫЙ ДАТЧИК, ОСТРОВКОВЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ, МАГНИТНОЕ ПОЛЕ, ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Аннотация

Для определения положения и ориентации космического аппарата используется инерциальная навигационная система (ИНС), которая на длительных миссиях накапливает ошибки. На низких орбитах её корректируют магнитометры, но на больших высотах эффективность снижается из-за ослабления магнитного поля Земли. Решением могут стать спин-туннельные магниторезистивные (СТМР) датчики, компенсирующие ошибки ИНС и обеспечивающие чувствительность даже при слабых магнитных полях, из-за чего такие датчики перспективны для изучения остаточной намагниченности и измерения магнитного поля Марса.
СТМР-датчик представляет собой структуру, состоящую из чередующихся островковых тонкопленочных (ОТП) слоев магнитомягких и магнитожестких материалов, таких, как никель и кобальт, разделённых диэлектрической прослойкой из оксида алюминия. Такая структура СТМР-датчика работает по принципу спин-туннелирования. При совпадении намагниченности слоев кобальта и никеля электроны с большей вероятностью туннелируют через прослойку и сопротивление структуры низкое. При перемагничивании никеля сопротивление структуры повышается. Такой механизм позволяет достигать чувствительности 10⁻³…10⁻¹ нТл, которую можно настраивать в зависимости от конкретных задач.
Целью работы является моделирование функциональных характеристик СТМР-структуры, состоящей из многослойной ОТП.
В ходе работы проведено моделирование многослойной ОТП, состоящей из островков кобальта и никеля с прослойкой оксида алюминия. В результате получена зависимость величины и направления спин-поляризации слоев от индукции внешнего магнитного поля.

Keywords: SPACECRAFT, MAGNETIC SENSOR, ISLAND NANOSTRUCTURES, MAGNETIC FIELD, INERTIAL NAVIGATION SYSTEMS

Abstract