各向异性磁阻(Anisotropic magnetoresistance,AMR)传感器凭借其功耗低、灵敏度高、体积小、噪声小、可靠性高及能够适应多种恶劣环境等优点被广泛应用。镍铁合金薄膜材料是目前应用最广泛的各向异性磁阻效应传感器的材料之一,因为其具有价格低廉、AMR效应比较可观、矫顽力低、灵敏度高和饱和磁场低等优点。对各向异性磁阻薄膜的磁化过程以及各向异性磁阻进行数值模拟研究,对于提高各向异性磁阻传感器的性能具有重要的意义。本文利用有限元法,通过多物理场耦合,研究了镍铁合金纳米元件的磁化反转过程。通过耦合微磁学和麦克斯韦方程的数值方法对电场和磁化方向夹角与电阻率的关系进行了验证。用Nmag微磁学软件模拟研究了长宽比,膜厚以及周期性对矩形磁阻薄膜材料磁化反转的影响以及涡旋态的形成条件。本文还对单轴单畴的SW模型以及多畴模型在不同外场下的磁化过程以及电阻变化规律进行了研究。结合Nmag微磁学模拟以及FEniCS静电偏微分方程求解,研究结果表明,计算得到的磁阻与cos~2θ稍微偏离线性关系,其中的非线性部分产生的原因来自于退磁场分布不均,在退磁场大的区域形成反磁化核,导致磁矩分布的非均匀性。在具有多畴结构的模型中,布洛赫壁形成时,磁阻才发生较大变化,畴壁位移过程中磁阻几乎不发生变化,但是磁化强度发生变化。研究表明形成均匀的磁化试样对提高磁性传感器的线性性能至关重要。除此之外,本研究进一步表明采用数值模拟的方式替代简单的磁矩一致转动模型对优化各向异性磁阻传感器的性能有重要意义。本文在对矩形AMR磁阻薄膜进行研究之后,还对AMR传感器barber电极进行了研究。在我们选取了三组占宽比分别为1/2、1/4、1/14的模型,随着占宽比的增加,磁阻变化值也随之增大。研究结果表明选择合适的占宽比对提高AMR传感器的AMR值,进而提高传感器的线性度至关重要。随后,本文对磁阻条截断的barber电极模型以及传统的barber电极模型进行了研究。对两种模型的电流分布状态以及AMR性能的对比分析结果表明,相比于传统的barber电极模型,磁阻层截断的barber电极模型具有更好的电流偏置效果,在零磁场附近的电阻变化率也明显高于传统的barber电极模型,磁阻层截断的barber电极模型能够有效的提高传感器在零磁场附近的灵敏度。最后,本文还对无尖角设计barber电极模型和两端60°尖角设计的barber电极模型进行了对比研究。通过对不同状态下的磁矩分布以及电阻变化规律的分析得出,60°尖角设计可以显著减少模型边缘退磁场对磁矩分布的影响,使磁矩分布均匀性增加,从而改善模型电阻变化线性性能。