一种磁场调节器件制造技术

一种磁场调节器件，包括：复合磁性元件对，所述复合磁性元件对中的复合磁性元件间隔设置，所述复合磁性元件包括铁磁层和压电层，所述压电层与外部电压源电连接。本实用新型专利技术的复合磁性元件为压电材料和铁磁材料相复合的结构，通过压电材料的电致伸缩效应改变磁性材料的磁导率，利用磁性材料对外磁场的导向作用对局域磁场进行调控，可以通过改变电压，对微区的磁场进行连续实时的调控。复合磁性元件可采用半导体工艺制成，具有功耗极低、价格便宜、体积小的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种磁场调节器件
本技术属于磁场探测
，尤指涉及一种磁场调节器件。
技术介绍
磁场探测在传感领域具有广泛的应用，在很多磁场传感器的测试环境中，需要对外部被测磁场的方向进行调控，例如全桥测试时，要想形成全桥差分输出，需要改变磁场的方向后再进行测试；又比如闭环磁场测试时，由于磁场传感器通常只对一个方向的磁场敏感，因此需要将外部被测磁场调节至其它方向来获得假性的零磁场，以实现闭环测试。目前改变磁场分布(磁场方向)的手段十分有限，较为常规的方法是利用电磁铁生成矢量磁场来改变局部磁场分布，但这种方式需要使用线圈，存在体积大、能耗高的问题。另一种方式是采用高磁导率的磁性材料来改变局部磁场的分布，和用电磁铁来改变局部磁场的方式相比，用磁性材料来控制磁场的方向和强度无能耗的问题，但传统的磁性材料在制备完成后，其性能便固定下来，只能按照最初设计的方式来对磁场进行一定的调控，灵活度差，无法实现实时的调控作用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种体积小、能耗低、可对磁场进行灵活调控的磁场调节器件。为了实现上述目的，本技术采取如下的技术解决方案：一种磁场调节器件，包括：复合磁性元件对，所述复合磁性元件对中的复合磁性元件间隔设置，所述复合磁性元件包括铁磁层和压电层，所述压电层与外部电压源电连接。进一步的，所述复合磁性元件的横截面形状为方形。进一步的，所述复合磁性元件之间的距离小于复合磁性元件的长度的二分之一。进一步的，所述铁磁层是磁致伸缩系数≥50ppm且静态磁导率≥10000的铁磁材料层。更具体的，所述铁磁材料层为FeCoB层或FeGaB层或FeCoBSi层或FeCoB层。进一步的，所述压电层是电致伸缩系数≥500ppm的压电材料层。更具体的，所述压电材料为PZT层或PZN-PT层或PMN-PT层或AlN层或HfO2层。进一步的，所述复合磁性元件间隔对称设置于一基底上，其包括依次设置于所述基底上的下电极、复合磁性层、绝缘层及上电极，所述复合磁性层包括压电层和位于所述压电层上的铁磁层，所述下电极和所述上电极用于实现所述复合磁性层中压电层与外部电压源的电连接。更具体的，所述复合磁性元件的厚度为500nm～5000nm。由以上技术方案可知，本技术的复合磁性元件为压电材料和铁磁材料相复合的结构，通过压电材料的电致伸缩效应改变磁性材料的磁导率，利用磁性材料对外磁场的导向作用对局域磁场进行调控，可以通过改变电压，对微区的磁场进行连续实时的调控。复合磁性元件可采用半导体工艺制成，具有功耗极低、价格便宜、体积小的优点。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为磁性材料处于磁场中时其对周围磁场影响的示意图；图2a为两个磁导率相近的磁性材料处于同一磁场时对周围磁场影响的示意图；图2b为两个磁导率相差较多的磁性材料处于同一磁场时对周围磁场影响的示意图；图3a和图3b分别为加载电压前和加载电压后复合磁性材料的磁滞回线图；图4为本技术实施例磁场调节器件的结构示意图；图5a和图5b分别为施加不同电压后两个复合磁性材料之间区域的磁场方向变化示意图；图6a至图6e为本技术实施例制备过程的示意图。具体实施方式为了让本技术的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本技术实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。如图1所示，将一方形(长方形或正方形)的磁性材料Q放置于一磁场中时，由于磁性材料Q的磁导率相对于其外部空间(空气)的磁导率具有至少3～5个量级的提升，因此该磁性材料Q会对其外围的磁场分布产生影响，磁路会在磁性材料Q外围附近发生弯曲(磁路的弯曲程度和磁性材料的磁导率有关)，尤其是在磁性材料Q的四个角位置处的磁场方向会发生明显改变，甚至会发生90°的翻转。当在同一磁场中间隔对称放置两个磁性材料时，两个磁性材料的磁导率相近或相差较多时，位于两个磁性材料之间区域的局部磁场也会具有不同的变化。图2a所示为磁导率相近(或相等)的两个长方形的磁性材料Q1、Q2间隔放置于同一磁场中时，磁性材料外围磁场的分布示意图。如图2a所示，在两个磁性材料Q1、Q2之间的磁场分布会同时受到两个磁性材料Q1、Q2的共同影响，由于磁性材料Q1、Q2的磁导率远大于其外部空间(空气)的磁导率，大部分磁场会从磁性材料中通过，当这两个间隔放置的磁性材料Q1、Q2的磁导率相近或相等时，两个磁性材料Q1、Q2的磁场竞争力相同，则几乎没有磁场从两个磁性材料Q1、Q2之间的区域通过，因此该区域的磁场强度很小，甚至趋近于0。当同一磁场中间隔放置的两个磁性材料Q1、Q2的磁导率相差较多，如相差10倍以上时，经过磁导率较小的磁性材料处的磁场会变少，而经过磁导率较大的磁性材料处的磁场变多，即磁导率较小的磁性材料处的磁场会被磁导率较大的磁性材料分流(吸引)掉一部分，这部分磁场会从两个磁性材料Q1、Q2之间的区域通过，从而该区域的磁场强度不为零(图2b)。本技术的基本思路是：将两个磁导率不同的磁性材料间隔对称放置，利用两个磁导率不同的磁性材料会对两者间区域的磁场产生影响的特性来进行局部磁场调节。为了实现实时调控的目的，本技术的磁性材料是由铁磁材料和压电材料组成的复合磁性材料，利用压电材料的电致伸缩效应和铁磁材料的逆磁致伸缩效应，通过外加电压控制复合磁性材料的磁导率，从而达到调节两个磁性材料之间局部区域磁场分布的目的。以上是本技术的核心思想，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术的复合磁性材料由压电材料和铁磁材料复合而成，当压电材料被加载电压后，基于压电材料的特性，压电材料会在电压的作用下发生形变，该形变会进一步传递至铁磁材料，使得铁磁材料的磁导率因形变而发生变化，从而可以对外部磁场的分布产生影响。如图3a所示，压电材料上未加载电压时，复合磁性材料(铁磁材料)的磁滞回线斜率很大，初始磁导率极高，当与铁磁材料相贴合的压电材料被加载电压后，因形变作用，复合磁性材料的磁导率会发生变化。如图3b所示，采用压电材料进行调控后，复合磁性材料的磁导率降低，需要更大的外加磁场，磁矩才能达到饱和。本技术的铁磁材料优选采用磁致伸缩系数≥50ppm且静态磁导率≥10000的铁磁材料，压电材料优选采用电致伸缩系数≥500ppm的压电材料，复合磁性材料可采用物理溅射方法，如磁控溅射法等，在真空腔中一次沉积本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁场调节器件，其特征在于，包括：/n复合磁性元件对，所述复合磁性元件对中的复合磁性元件间隔设置，所述复合磁性元件包括铁磁层和压电层，所述压电层与外部电压源电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁场调节器件，其特征在于，包括：
复合磁性元件对，所述复合磁性元件对中的复合磁性元件间隔设置，所述复合磁性元件包括铁磁层和压电层，所述压电层与外部电压源电连接。


2.如权利要求1所述的磁场调节器件，其特征在于：所述复合磁性元件的横截面形状为方形。


3.如权利要求1所述的磁场调节器件，其特征在于：所述复合磁性元件之间的距离小于复合磁性元件的长度的二分之一。


4.如权利要求1所述的磁场调节器件，其特征在于：所述铁磁层是磁致伸缩系数≥50ppm且静态磁导率≥10000的铁磁材料层。


5.如权利要求4所述的磁场调节器件，其特征在于：所述铁磁材料层为FeCoB层或FeGaB层或FeCoBSi层或FeCoB...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，胡忠强，关蒙萌，王立乾，朱家训，
申请(专利权)人：珠海多创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44