Hiệu ứng từ tổng trở (MI) có thể được định nghĩa là sự thay đổi tổng trở của vật liệu từ mềm dưới tác dụng của từ trường khi có dòng điện xoay chiều tần số cao chạy qua. Trong nghiên cứu này, hai loại cảm biến với cấu trúc khác nhau đã được chế tạo từ vật liệu băng từ vô định hình FeCSi, bao gồm: cấu trúc thanh đơn (10 mm × 90 μm × 20 μm) và cấu trúc meander gồm 13 thanh đơn song song, được tiểu hình hóa bằng công nghệ khắc laser và ăn mòn hóa học. Kết quả phân tích từ tính cho thấy cấu trúc meander có sự phụ thuộc mạnh vào góc θ giữa từ trường và cảm biến, làm cải thiện tính chất từ mềm lên đến 5 lần so với cấu trúc thanh đơn. Sự cải thiện này liên quan chặt chẽ đến việc giảm thiểu hiệu ứng khử từ và năng lượng dị hướng từ hình dạng trong cảm biến meander. Phân tích hiệu ứng MI cho thấy tần số cộng hưởng không bị ảnh hưởng bởi từ trường ngoài đối với cả hai loại cảm biến. Tuy nhiên, cảm biến meander thể hiện giá trị tỉ số MI vượt trội, đạt đến hơn 82%, cao hơn gấp 24 lần so với mức 3,5% của cảm biến thanh đơn. Hơn nữa, tính đẳng hướng, được biểu thị qua sự phụ thuộc của tỉ số MI vào góc θ, và độ nhạy từ trường cũng được cải thiện rõ rệt trong cấu trúc meander. Sự nâng cao các tính chất từ mềm và vật lý này có liên quan đến cấu trúc domain của cảm biến, đặc biệt là độ cảm từ ngang, và được chứng minh qua mô phỏng vi từ sử dụng Mumax3. Với các ưu điểm vượt trội về tỉ số MI, tính đẳng hướng và độ nhạy từ trường cao, cảm biến từ trường dạng meander mở ra tiềm năng ứng dụng lớn trong nhiều lĩnh vực, từ sinh học cho đến các nhiệm vụ đặc biệt trong thực tế.

The magnetoimpedance (MI) effect is characterized by the alteration in the impedance of soft magnetic materials when subjected to a magnetic field while a high-frequency alternating current flows through them. In this study, we engineered two distinct sensor architectures utilizing amorphous FeCSi magnetic ribbon: a single-bar structure with the dimension of 10 mm × 90 μm × 20 μm and a meander structure consisting of 13 parallel single bars. These structures were miniaturized through advanced techniques combining laser engraving and chemical etching. The magnetic analysis reveals that the meander structure exhibits a pronounced dependency on the angle θ between the magnetic field and the sensor orientation, enhancing its soft magnetic properties by up to fivefold compared to the single-bar design. This enhancement might be attributed to a reduction in the demagnetization effect and shape anisotropy energy within the meander sensor. Furthermore, the analysis of the MI effect indicates that the resonance frequency remains unaffected by external magnetic fields for both sensor types. Notably, the meander sensor demonstrates exceptional MI ratio values exceeding 82%, representing a remarkable 24-fold increase over the 3.5% observed in the single-bar sensor. Additionally, the isotropy - quantified as the MI ratio's dependence on angle θ, and magnetic field sensitivity are significantly improved in the meander configuration. These advancements in soft magnetic and physical properties are correlated to the domain structure of the sensor, particularly its transverse magnetic permeability, as evidenced by micromagnetic simulations conducted using Mumax3. With its superior MI ratio, isotropy, and heightened magnetic field sensitivity, the meander-type magnetic field sensor presents substantial potential for applications across diverse fields, ranging from biological systems to specialized practical missions.