Capteurs magnétorésistifs

Depuis plus de vingt ans, les techniques de couches minces suivent l’évolution de la microélectronique à semi‐conducteurs. L’enregistrement magnétique reste le moteur de l’évolution des microtechnologies magnétiques et elle se concrétise par des enregistreurs aux capacités toujours plus grandes. Par ailleurs les magnétomètres ont vu leurs performances s’accroître et utilisent de nombreuses technologies (voir tableau 1). Si la gamme des fortes sensibilités (< 1 nT ) fait appel à des systèmes à volume important comme ceux utilisés en magnétométrie géophysique, en revanche la détection d’inductions magnétiques supérieures au nanotesla fait appel à de nombreuses technologies à base de couches minces autorisant la miniaturisation.

Quatre technologies principales se partagent le marché des microcapteurs magnétiques :

• les capteurs à bobine inductive sont très répandus dans l’industrie ou l’automobile, du fait de leur très grande robustesse, leur tenue en température et leur prix extrêmement bas (fin de course, compte‐tours sur roue dentée, capteur angulaire...) ;

• les capteurs à effet Hall sont les plus utilisés, en raison notamment de leur bonne linéarité sur une grande plage de mesure ;

• les capteurs à porte de flux mettent en jeu les dissymétries induites par le champ magnétique à mesurer, sur le signal de sortie d’un transformateur dont le circuit magnétique est excité au‐delà de son champ coercitif ;

• les capteurs magnétorésistifs actuellement sur le marché sont basés sur le changement de résistance électrique d’un matériau ferromagnétique en fonction du champ magnétique appliqué.

Le marché des capteurs magnétiques intégrés progresse à un rythme rapide (10 % de croissance par an pour l’ensemble du marché), en particulier dans le secteur de l’automobile (46 % des ventes), du contrôle de fabrication (21 %) et des produits électroménagers dits « blancs » (9 %). Selon Frost et Sullivan (cabinet d’études), le marché des capteurs magnétiques intégrés correspondait à une production de 25 millions d’unités en 1997, soit un chiffre d’affaires de 75 millions d’euros (490 millions de francs). En 2001, 45 millions de capteurs magnétiques intégrés devraient être vendus, pour un total de 135 millions d’euros (890 millions de francs).

Le tableau 1 résume les domaines d’application typiques des capteurs magnétiques.

Dans le présent article, nous nous intéresserons aux diverses technologies de magnétorésistance des couches minces ferromagnétiques.