一种吸附式气体探测器制造技术

本发明专利技术涉及气体探测领域，具体提供了一种吸附式气体探测器，钉扎层置于反铁磁层上，势垒层置于钉扎层上，自由层置于势垒层上，自由层中设有孔洞，多孔材料部置于孔洞内的势垒层上。在本发明专利技术中，钉扎层、势垒层、自由层形成磁隧道结。应用时，应用固定磁场作用于本发明专利技术；同时将本发明专利技术置于待测环境中，多孔材料部吸附气体、释放热，改变了磁隧道结的磁电阻。通过磁隧道结磁电阻的变化，确定待测环境中气体的浓度。因为磁隧道结的磁电阻对势垒层的量子隧穿特性非常敏感，所以本发明专利技术具有气体探测灵敏度高的优点。高的优点。高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种吸附式气体探测器


[0001]本专利技术涉及气体探测领域，具体涉及一种吸附式气体探测器。

技术介绍

[0002]气体探测属于常规物质探测。气体的高灵敏检测在工业生产控制、环保检测与保护、医疗监护等多个领域具有非常重要的作用。传统的半导体式传感器、固体电解质型传感器、催化燃烧式传感器、电化学型气体传感器、红外线式传感器存在气体检测灵敏度不够高、检测限不够低的缺点。探索基于新原理的气体传感器，不仅有利于提高气体探测器的灵敏度，而且有利于拓展气体探测器的应用范围。

技术实现思路

[0003]为解决以上问题，本专利技术提供了一种吸附式气体探测器，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、自由层、多孔材料部，反铁磁层的材料为硬磁反铁磁材料，钉扎层置于反铁磁层上，钉扎层的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，势垒层置于钉扎层上，自由层置于势垒层上，自由层的材料为磁各向异性弱的软磁材料，自由层中设有孔洞，多孔材料部置于孔洞内的势垒层上。
[0004]更进一步地，孔洞为圆形。
[0005]更进一步地，孔洞周期性排布，孔洞排布的周期为方形周期。
[0006]更进一步地，多孔材料部的形状为尖锥形。
[0007]更进一步地，多孔材料部凸出孔洞。
[0008]更进一步地，多孔材料部不与孔洞的侧面接触。
[0009]更进一步地，势垒层的材料为氧化铝或氧化镁。
[0010]更进一步地，自由层的材料为NiFe合金、CoFe合金、CoFeB合金。
[0011]更进一步地，钉扎层的材料为Co、Fe、CoFe、CoFeB、CoFeAl合金。
[0012]更进一步地，反铁磁层的材料为IrMn、PtMn、FeMn。
[0013]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种吸附式气体探测器，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、自由层，多孔材料部，反铁磁层的材料为硬磁反铁磁材料，钉扎层置于反铁磁层上，钉扎层的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，势垒层置于钉扎层上，自由层置于势垒层上，自由层的材料为磁各向异性弱的软磁材料，自由层中设有孔洞，多孔材料部置于孔洞内的势垒层上。在本专利技术中，钉扎层、势垒层、自由层形成磁隧道结。应用时，应用磁场作用于本专利技术；同时将本专利技术置于待测环境中，多孔材料部吸附待测气体，从而多孔材料部产生热，分子动能转化为多孔材料部热能，改变了势垒层的温度，进而改变了势垒层的量子隧穿特性，从而改变了磁隧道结的磁电阻。通过磁隧道结磁电阻的变化，确定待测环境中气体的浓度。因为磁隧道结的磁电阻对势垒层的量子隧穿特性非常敏感，所以本专利技术具有气体探测灵敏度高的优点。多孔材料部可以吸附多种分子，因此，本专利技术还具有探测分子种类多的优点。
[0014]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0015]图1是一种吸附式气体探测器的示意图。
[0016]图2是又一种吸附式气体探测器的示意图。
[0017]图中：1、反铁磁层；2、钉扎层；3、势垒层；4、自由层；5、孔洞；6、多孔材料部。
具体实施方式
[0018]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。
[0019]实施例1本专利技术提供了一种吸附式气体探测器，如图1所示，包括反铁磁层1、钉扎层2、势垒层3、自由层4、多孔材料部6。反铁磁层1的材料为硬磁反铁磁材料。具体地，反铁磁层1的材料为IrMn、PtMn、FeMn。钉扎层2置于反铁磁层1上。钉扎层2的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，具体地，钉扎层2的材料为Co、Fe、CoFe、CoFeB、CoFeAl合金。势垒层3置于钉扎层2上。势垒层3的材料为氧化铝或氧化镁。自由层4置于势垒层3上。自由层4的材料为磁各向异性弱的软磁材料，具体地，自由层4的材料为NiFe合金、CoFe合金、CoFeB合金。在以上设置中，目的是使得钉扎层2、势垒层3、自由层4形成磁隧道结。因此，钉扎层2、势垒层3、自由层4能够形成磁隧道结的其他材料选择，也在本专利技术的保护范围之内。自由层4中设有孔洞5。孔洞5的形状为圆形、方形或矩形。孔洞5周期性排布。具体地，孔洞5排布的周期为方形周期。在应用中，孔洞5的排布周期也可以为矩形周期。多孔材料部6置于孔洞5内的势垒层3上。多孔材料部6为多孔材料。多孔材料是指由相互贯通的孔洞构成网络结构的材料，多孔材料具有类似于蜂窝的结构。多孔材料包括微孔材料、介孔材料、大孔材料。在本专利技术中，多孔材料主要指微孔材料和介孔材料。多孔材料的具体构成在此不做限制，主要根据探测的气体而定，以便于多孔材料吸附气体时，能够释放更多的热。
[0020]在本专利技术中，钉扎层2、势垒层3、自由层4形成磁隧道结。应用时，应用固定磁场作用于本专利技术；同时将本专利技术置于待测环境中，多孔材料部6吸附待测气体，从而多孔材料部6产生热，气体分子的动能转化为多孔材料的热能，由于多孔材料部6与势垒层3接触，从而多孔材料部6改变了势垒层3的温度，从而改变了势垒层3的量子隧穿特性，进而改变了磁隧道结的磁电阻，通过磁隧道结磁电阻的变化，确定待测环境中气体的浓度。因为磁隧道结的磁电阻对势垒层3的量子隧穿特性非常敏感，所以本专利技术具有气体探测灵敏度高的优点。另外，多孔材料部可以吸附多种分子，因此，本专利技术还具有探测分子种类多的优点。
[0021]在本专利技术中，多孔材料部6吸附气体后不仅改变了势垒层3的温度，而且自身的重力增加，增加了对势垒层3的压力，从而改变了势垒层3的应力，从而更多地改变了势垒层3的量子隧穿特性，从而能够实现高灵敏度的气体探测。
[0022]另外，多孔材料部6吸附气体、温度升高后，还改变了自身的体积，从而改变了势垒层3与自由层4之间的界面，从而更多地改变了磁隧道结的磁电阻，从而能够实现更高灵敏度的气体探测。
[0023]实施例2在实施例1的基础上，如图2所示，多孔材料部6的形状为尖锥形。这样一来，一方
面，多孔材料部6较少地与孔洞5的侧壁接触，也就是说，多孔材料部6较少地与自由层4接触，以便于减少多孔材料部6产生的热传递到自由层4，减少了通过自由层4散失到外界的热量；另一方面，尖锥形的多孔材料部6具有更多的表面积，以便于多孔材料部6吸附更多的气体。这两方面的效果均有利于势垒层3吸收更多的热，从而更多地改变势垒层3的温度，从而更多地改变势垒层3的量子隧穿特性，从而更多地改变磁隧道结的磁电阻，从而实现更高灵敏度的气体探测。
[0024]实施例3在实施例2的基础上，多孔材料部6凸出孔洞5。这样一来，多孔材料部6具有更多的表面积和更多的体积，多孔材料部6可以吸附更多的气体分子，从而产生更多的热、更多地改变自身的重量，从而更多地改变势垒层3的温度和势垒层3的应力，从而更多地改变势垒层3的量子隧穿特性，从而更多地改变磁隧道结的磁电阻，从而实现更高灵敏度的气体探测。
[0025]实施例4在实施例3的基础上，多孔材料部6不与孔洞5的侧面接触。这样一来，多孔材料部6中产生的热更少地传递到自由层4中、更多地传递到势垒层3；多孔材料部6自身重量更多地作用到势垒层3。这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附式气体探测器，其特征在于，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、自由层、多孔材料部，所述反铁磁层的材料为硬磁反铁磁材料，所述钉扎层置于所述反铁磁层上，所述钉扎层的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，所述势垒层置于所述钉扎层上，所述自由层置于所述势垒层上，所述自由层的材料为磁各向异性弱的软磁材料，所述自由层中设有孔洞，所述多孔材料部置于所述孔洞内的所述势垒层上。2.如权利要求1所述的吸附式气体探测器，其特征在于：所述孔洞为圆形。3.如权利要求2所述的吸附式气体探测器，其特征在于：所述孔洞周期性排布，所述孔洞排布的周期为方形周期。4.如权利要求3所述的吸附式气体探测器，其特征在于：所述多孔材料部的形状为尖锥形。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：于孟今，
申请(专利权)人：于孟今，
类型：发明
国别省市：