Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article vise à présenter l’état de l’art des dispositifs à magnétorésistances ainsi que les principes de mise en œuvre comme capteur ou magnétomètre. Les performances et les principales applications industrielles de ces capteurs sont décrites. Au cours de ces vingt dernières années, les technologies ont continûment évolué au regard notamment de la découverte de la magnétorésistance à effet géant. Ces dispositifs apparaissent maintenant incontournables dans le cadre du développement d’un bon nombre d’applications industrielles.
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Christophe DOLABDJIAN : Professeur des universités - GREYC (Groupe de recherche en informatique, image, automatique et instrumentation de Caen) UMR6072 – UCN – CNRS – ENSICAEN, Caen, France
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Christophe CORDIER : Maître de conférences - GREYC (Groupe de recherche en informatique, image, automatique et instrumentation de Caen) UMR6072 – UCN – CNRS – ENSICAEN, Caen, France
INTRODUCTION
L’effet magnétorésistif a été observé pour la première fois en 1857. Cependant, il n’a acquis ses lettres de noblesse que depuis le début des années 2000 faisant suite à la découverte de la magnétorésistance géante en 1988, menant les principaux contributeurs de cette découverte au prix Nobel de physique en 2007. À la fin des années 1990, le développement de ces dispositifs s’est accéléré et a conduit à leur déploiement dans de nombreux secteurs industriels. Depuis, l’engouement pour ces capteurs ne s’est pas démenti. Il a été porté par différents paramètres : l’excellence des propriétés magnétiques de ces dispositifs, leur facilité de fabrication et d’intégration aux technologies existantes et un progrès constant de leurs performances au regard des attentes industrielles.
Cet article vise à présenter, dans une certaine mesure, les diverses technologies existantes, leur implémentation, leurs performances, les applications visées et les enjeux actuels et futurs. Les principaux phénomènes physiques seront rappelés. Ils exploitent majoritairement les propriétés quantiques du spin de l’électron. Sur la base de ces descriptions, un formalisme s’appuyant sur l’expression de la variation de résistance en fonction du champ magnétique décrira en des termes académiques leurs modes de mise en œuvre. Un focus sur les niveaux de bruit équivalent en champ sera présenté afin d’en donner au mieux les performances en termes de rapport signal à bruit. Les contraintes associées à la réalisation des magnétomètres, seuls réels outils permettant la mesure magnétique fine dans quelques exemples d’applications, seront également discutées. L’ensemble de ces éléments permettra de présenter des applications majeures mettant en œuvre ces dispositifs et ce, dans des domaines industriels variés. De nos jours, ces applications dépassent bien largement le cadre de leur utilisation historique comme têtes de lecture des « disques durs » d’ordinateur, amorce de leur développement industriel.
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- Version archivée 1 de sept. 2000 par Bernard DIENY, Jean-Marc FEDELI
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Différents types de capteurs magnétorésistifs
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4. Conclusion
En moins de deux décennies, les travaux sur les magnétorésistances ont fortement progressé. Ils ont permis de développer de nouveaux dispositifs et ont ouvert la voie à de vraies ruptures technologiques dans des domaines de recherche variés incluant la physique fondamentale, les sciences des matériaux, l’ingénierie et la bio-ingénierie.
La principale révolution qui découle de ces travaux de recherche est très certainement celle de la « spintronique ». Elle offre de nouvelles pistes dans le développement des technologies de demain, portées par l’association judicieuse des semiconducteurs, des nanofils et des matériaux organiques ou à base d’oxydes fonctionnels. Il devrait en découler, dans les années à venir, d’importants progrès technologiques conduisant notamment au dépassement de certaines limites des technologies actuelles et d’ouvrir la voie à de nouveaux concepts.
Du point de vue applicatif, l’utilisation des magnétorésistances par les industriels est très largement développée et l’appropriation de ces technologies progresse continûment, notamment dans la détection d’états ou de niveaux magnétiques. Certes, il y a encore des marges de progrès sur les aspects de mesures magnétiques à proprement parler dans des contextes aussi variés que ceux présentés dans cet article. Néanmoins, ces derniers requièrent le plus souvent une approche systémique de la problématique de mesure afin de profiter pleinement des dispositifs mis en œuvre. Elle devra être très certainement affinée dans un certain nombre d’applications pour arriver au meilleur de leur utilisation.
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BIBLIOGRAPHIE
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(6) - WAN (C.) et al - * - . – Nature, 477 (2011).
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(7) - LIAO (Z.M.) et al - * - . – Nano...
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ANNEXES
NVE Corporation :
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Honeywell Sensing and internet of things :
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