高性能小型磁传感器在航空航天、资源勘探、生物医学等领域都有着广泛的需求,尤其在水下目标探测、地磁匹配导航、空间环境监测等事关国家安全的重点领域更是具有举足轻重的地位。MTJ磁传感器具有灵敏度高、体积小、功耗低等显著特点,已成为发展高性能小型磁传感器的理想选择。然而,MTJ磁传感器的低频磁场探测能力受到1/f噪声的严重影响。本文针对此问题,开展磁隧道结1/f噪声磁性电调控抑制理论、磁电复合结构设计与制备、磁隧道结1/f噪声磁性电调控抑制实验、低噪声磁传感器设计等方面的研究,主要工作和成果如下:一、提出了1/f噪声磁性电调控抑制方法,为解决MTJ磁传感器1/f噪声问题提供了一种新途径。通过在MTJ磁传感器中引入磁电复合结构,提出了磁性电调控抑制1/f噪声的新方法。建立了磁电复合结构的应变分析有限元模型及磁性应力调控微磁仿真模型,系统分析了磁电复合结构的应变特性和磁性应力调控规律,揭示了磁电复合结构的磁性电调控机理;分析了MTJ磁传感器噪声特性,设计了包含磁聚集器和磁电复合结构的新型磁场电调制方案,提出了1/f噪声磁性电调控抑制方法;通过有限元仿真和磁路理论,建立了磁场电调制解析模型,系统研究了结构尺寸、磁导率调控能力等对调制效率的影响规律;从MTJ本底噪声和调制结构噪声两方面研究了磁场电调制下MTJ磁传感器的噪声特性,从理论上分析了磁性电调控1/f噪声抑制方法的有效性。二、提出了一种具有显著磁性电调控能力的磁电复合结构设计方案,并制备了低矫顽力/高磁导率的Fe Ga B/PMN-PT磁电复合结构。建立电场作用下磁电复合结构的磁导率调控模型,分析了材料参数对磁电复合结构磁导率的影响规律,提出了Fe Ga B/PMN-PT磁电复合结构设计方案;建立了磁性应力调控有限元仿真分析方法,研究了退磁因子对磁性调控性能的影响规律,提出了多层磁性膜结构的磁性电调控增强方案;系统分析磁电复合结构工作方向和调控电驱动方式对磁性电调控能力的影响规律,优化设计了工作方向和电驱动方式;通过优化制备工艺,获得了低矫顽力/高磁导率的Fe Ga B/PMN-PT磁电复合结构。以上工作为提升磁性电调控能力、增强1/f噪声抑制效果奠定了基础。三、建立了噪声抑制性能测试方法及测试系统,开展了1/f噪声磁性电调控抑制方法实验研究,验证了其有效性。建立磁电复合结构的磁性电调控测试方法,实验研究了多层膜结构和工作方向对磁性电调控性能的影响规律,在此基础上测试了Fe Ga B/PMN-PT磁电复合结构的磁导率电调控性能,结果表明当加载电场为-4k V/cm时,Fe Ga B/PMN-PT磁电复合结构的磁导率从4000被调控至200,实现了20倍的磁导率调控能力,验证了磁电复合结构设计方案的有效性;建立了噪声抑制验证系统及测试方法,开展了电调控响应特性和噪声特性测试,结果表明磁场调制效率达到18.2%,与仿真结果符合（仿真为22.2%）,磁场分辨力提升约6倍,验证了新型1/f噪声抑制方法的有效性。四、从高增益磁聚集器和低电压驱动的磁场电调制结构出发,提出了低噪声磁传感器设计方案,有望使得MTJ磁传感器低频磁场探测能力提升2个量级以上。为进一步提升1/f噪声抑制效果和MTJ磁传感器低频磁场探测能力,采用有限元仿真分析方法,开展了磁聚集器结构和尺寸对磁场增益的影响规律研究,提出了一种楔形双气隙的高磁场增益磁聚集器结构,磁场增益达到35倍;提出了谐振式磁场电调制结构方案,采用有限元分析方法研究了驱动结构尺寸、调制膜结构尺寸等对磁性电调控性能的影响规律,设计出了一种低电压驱动、高调制频率、高调制效率的磁场电调制结构,在驱动电压幅值为10V情况下,所设计的磁传感器的调制频率和调制效率分别为165k Hz和73%以上,磁传感器磁场分辨力提升了142倍,有望研制出p T级高分辨力磁传感器。