We study the room-temperature performance of micro-Hall magnetic sensors based on pseudomorphic InGaAs quantum wells. Active areas of our sensors range from 1 to 80 μm. We focus on the smallest detectable magnetic fields in small sensors and perform a systematic study of noise at room temperature in the frequency range between 1 Hz and 100 kHz. Our data are interpreted by the mobility fluctuation model. The Hooge parameter is determined for the applied technology. We show that, independently of the experimental frequency, the ratio of sensitivity to noise is proportional to characteristic length of the sensor. The resolution of 1mG/Hz is achievable in a 3μm sensor at room temperature.

1.
A. M.
Chang
,
H. D.
Hallen
,
L.
Harriott
,
H. F.
Hess
,
H. L.
Kao
,
J.
Kwo
,
R. E.
Miller
,
R.
Wolfe
,
J.
Van des Ziel
, and
T. Y.
Chang
,
Appl. Phys. Lett.
61
,
1974
(
1992
).
2.
A.
Oral
,
S. J.
Bending
, and
M.
Henini
,
J. Vac. Sci. Technol. B
14
,
1202
(
1996
).
3.
A.
Moser
,
H. J.
Hug
,
I.
Parashikov
,
B.
Stiefel
,
O.
Fritz
,
H.
Thomas
,
A.
Baratoff
,
H.-J.
Gntherodt
, and
P.
Chaudhari
,
Phys. Rev. Lett.
74
,
1847
(
1995
).
4.
R. B.
Proksch
,
T. E.
Schffer
,
B. M.
Moskowitz
,
E. D.
Dahlberg
,
D. A.
Bazylinski
, and
R. B.
Frankel
,
Appl. Phys. Lett.
66
,
2582
(
1995
).
5.
L.
Di Michele
,
C.
Shelly
,
P.
de Marco
,
P.
See
,
D.
Cox
, and
O.
Kazakova
,
J. Appl. Phys.
110
,
063916
(
2011
).
6.
L.
Hao
,
D.
Cox
,
P.
see
,
J.
Gallop
, and
O.
Kazakova
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
43
,
474004
(
2010
).
7.
K. S.
Novoselov
,
S. V.
Morozov
,
S. V.
Dubonos
,
M.
Missous
,
A. O.
Volkov
,
D. A.
Christian
, and
A. K.
Geim
,
J. Appl. Phys.
93
,
10053
(
2003
).
8.
D.
Le Sage
,
K.
Arai
,
D. R.
Glenn
,
S. J.
DeVience
,
L. M.
Pham
,
L.
Rahn-Lee
,
M. D.
Lukin
,
A.
Yacoby
,
A.
Komeili
, and
R. L.
Walsworth
,
Nature
496
,
486
(
2013
).
9.
J. L.
Kirschvink
,
Nature (London)
390
,
339
(
1997
).
10.
G.
Li
,
V.
Joshi
,
R. L.
White
,
S. X.
Wang
,
J. T.
Kemp
,
C.
Webb
,
R. W.
Davis
, and
S.
Sun
,
J. Appl. Phys.
93
,
7557
(
2003
).
11.
G.
Ning
,
C.
Xu
,
L.
Hao
,
O.
Kazakova
,
Z.
Fan
,
H.
Wang
,
K.
Wang
,
J.
Gao
,
W.
Qian
, and
F.
Wei
,
Carbon
51
,
390
(
2013
).
12.
W.
Wernsdorfer
,
T.
Ohm
,
C.
Sangregorio
,
R.
Sessoli
,
D.
Mailly
, and
C.
Paulsen
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
3903
(
1999
).
13.
J. P.
Cleuziou
,
W.
Wensdorfer
,
V.
Bouchiat
,
T.
Ondarcuchu
, and
M.
Monthioux
,
Nat. Nanotechnol.
1
,
53
(
2006
).
14.
R. S.
Popovic
,
Hall Effect Devices
(
Adam Hilger
,
Bristol
,
1991
).
15.
G.
Boero
,
M.
Demierre
,
P.-A.
Besse
, and
R. S.
Popovic
,
Sens., Actuators A
106
,
314
(
2003
).
16.
J. P.
Tetienne
,
T.
Hingant
,
L.
Rondin
,
S.
Rohart
,
A.
Thiaville
,
E.
Jue
,
G.
Gaudin
,
J. F.
Roch
, and
V.
Jacques
,
J. Appl. Phys.
115
,
17D501
(
2014
).
17.
J. P.
Tetienne
,
T.
Hingant
,
J. V.
Kim
,
L.
Herrera Diez
,
J. P.
Adam
,
K.
Garcia
,
J. F.
Roch
,
S.
Rohart
,
A.
Thiaville
,
D.
Ravelosona
, and
V.
Jacques
,
Science
344
,
1366
(
2014
).
18.
L.
Rondin
,
J. P.
Tetienne
,
S.
Rohart
,
A.
Thiaville
,
T.
Hingant
,
P.
Spinicelli
,
J. F.
Roch
, and
V.
Jacques
,
Nat. Commun.
4
,
2279
(
2013
).
19.
T.
Yamamura
,
D.
Nakamura
,
M.
Higashiwaki
,
T.
Matsui
, and
A.
Sandhu
,
J. Appl. Phys.
99
,
08B302
(
2006
).
20.
F.
Piquemal
,
A.
Bounouh
,
L.
Devoille
,
N.
Feltin
,
O.
Thevenot
, and
G.
Trapon
,
C. R. Phys.
5
,
857
(
2004
).
21.
P.
Manandhar
,
K. S.
Chen
,
K.
Aledealat
,
G.
Mihajlovich
,
C. S.
Yun
,
M.
Field
,
G. J.
Sullivan
,
G. F.
Strouse
,
P.
Bryant Chase
,
S.
von Molnar
, and
P.
Xiong
,
Nanotechnology
20
,
355501
(
2009
).
22.
O.
Kazakova
,
V.
Panchal
,
J.
Gallop
,
P.
See
,
D. C.
Cox
,
M.
Spasova
, and
L. F.
Cohen
,
J. Appl. Phys.
107
,
09E708
(
2010
).
23.
L.
Theil Kuhn
,
A. K.
Geim
,
J. G. S.
Lok
,
P.
Hedegard
,
K.
Ylanen
,
J. B.
Jensen
,
E.
Johnson
, and
P. E.
Lindelof
,
Eur. Phys. J. D
10
,
259
(
2000
).
24.
G.
Boero
,
P. A.
Besse
, and
R.
Popovic
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
1498
(
2001
).
25.
M.
Charalambous
,
R. H.
Koch
,
T.
Masselink
,
T.
Doany
,
C.
Feild
, and
F.
Holtzberg
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
2578
(
1995
).
26.
A. K.
Geim
,
S. V.
Dubonos
,
I. V.
Grigorieva
,
K. S.
Novoselov
,
F. M.
Peeters
, and
V. A.
Schweigert
,
Nature (London)
407
,
55
(
2000
).
27.
C.
Betthausen
,
T.
Dollinger
,
H.
Saarikoski
,
V.
Kolkovsky
,
G.
Karczewski
,
T.
Wojtowicz
,
K.
Richter
, and
D.
Weiss
,
Science
337
,
324
(
2012
).
28.
W.
Wernsdorfer
,
A.
Caneschi
,
R.
Sessoli
,
D.
Gatteschi
,
A.
Cornia
,
V.
Villar
, and
C.
Paulsen
,
Phys. Rev. Lett.
84
,
2965
(
2000
).
29.
A.
Sandhu
,
K.
Kurosawa
,
M.
Dede
, and
A.
Oral
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
43
,
777
(
2004
).
30.
V. P.
Kunets
,
U.
Muller
,
J.
Dobbert
,
R.
Poomraenke
,
G. G.
Tarasov
, and
W. T.
Masselink
,
J. Appl. Phys.
94
,
7590
(
2003
).
31.
G.
Mihajlovic
,
P.
Xiong
,
S.
von Molnar
,
M.
Field
, and
G.
Sullivan
,
J. Appl. Phys.
102
,
034506
(
2007
).
32.
M.
Bando
,
T.
Ohashi
,
M.
Dede
,
R.
Akram
,
A.
Oral
,
S. Y.
Park
,
I.
Shibasaki
,
H.
Handa
, and
A.
Sandhu
,
J. Appl. Phys.
105
,
07E909
(
2009
).
33.
V. P.
Kunets
,
W. T.
Black
,
Y. I.
Mazur
,
D.
Guzun
,
G. J.
Salamo
,
N.
Goel
,
T.
Mishima
,
D. A.
Deen
,
S. Q.
Murphy
, and
M. B.
Santos
,
J. Appl. Phys.
98
,
014506
(
2005
).
34.
R. K.
Rajkumar
,
A.
Asenjo
,
V.
Panchal
,
A.
Manzin
,
O.
Iglesias-Freire
, and
O.
Kazakova
,
J. Appl. Phys.
115
,
172606
(
2014
).
35.
V.
Panchal
,
K.
Cedergren
,
R.
Yakimova
,
A.
Tzalenchuk
,
S.
Kubatkin
, and
O.
Kazakova
,
J. Appl. Phys.
111
,
07E509
(
2012
).
36.
C.
Chaubet
,
O.
Couturaud
, and
D.
Mailly
,
J. Appl. Phys.
110
,
114512
(
2011
).
37.
O.
Couturaud
,
S.
Bonifacie
,
B.
Jouault
,
D.
Mailly
,
A.
Raymond
, and
C.
Chaubet
,
Phys. Rev. B
80
,
033304
(
2009
).
38.
D. V.
Lang
and
R. A.
Logan
,
Phys. Rev. Lett.
39
,
635
(
1977
);
D. V.
Lang
and
R. A.
Logan
,
Phys. Rev. B
19
,
1015
(
1979
).
39.
F.
Pascal
,
M.
De Murcia
,
G.
Lecoy
, and
L. K. J.
Vandamme
,
Solid-State Electron.
37
(
8
),
1503
(
1994
).
40.
K. A.
Jones
,
E. H.
Linfield
, and
J. E. F.
Frost
,
Appl. Phys. Lett.
69
,
4197
(
1996
).
41.
The current density unit in a three dimensional conductor is A/m2 but in a two-dimensional conductor it becomes A/m.
42.
C.
Chaubet
,
A.
Raymond
, and
D.
Dur
,
Phys. Rev. B
52
,
11178
(
1995
).
43.
I.
Bisotto
,
C.
Chaubet
,
A.
Raymond
,
J. C.
Harmand
,
M.
Kubisa
, and
W.
Zawadzki
,
Phys. Rev. B
86
,
085321
(
2012
).
44.
F. N.
Hooge
,
T. G. M.
Kleinpenning
, and
L. K. J.
Vandamme
,
Rep. Prog. Phys.
44
,
479
(
1981
).
45.
46.
F. N.
Hooge
and
A. M. H.
Hoppenbrouwers
,
Physica (Utrecht)
45
,
386
(
1969
).
48.
49.
W.
Kruppa
,
M. J.
Yang
,
B. R.
Bennett
, and
J. B.
Boss
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
774
(
2004
).
50.
W.
Kruppa
,
J. B.
Boss
,
B. R.
Bennett
, and
M. J.
Yang
,
Electron. Lett.
36
,
1888
(
2000
).
51.
S. J.
Bending
,
Adv. Phys.
48
,
449
(
1999
).
52.
M.
Tacano
,
H.
Tanoue
, and
Y.
Sugiyama
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
31
,
L316
(
1992
);
M.
Tacanoa
,
M.
Andoa
,
I.
Shibasakib
,
S.
Hashiguchic
,
J.
Sikulad
, and
T.
Matsuie
,
Microelectron. Reliab.
40
,
1921
(
2000
).
You do not currently have access to this content.