石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法技术

本申请涉及一种石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法。该传感器包括依次层叠设置的第一电极层、石墨烯共振层和第二电极层；第一电极层和第二电极层均为铁磁层，且第一电极层和第二电极层均存在自旋向上的电子和自旋向下的电子；在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向平行的情况下，第一电极层和第二电极层中自旋向下的电子平移到石墨烯共振层的平移量，大于第一电极层和第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量；在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向反平行的情况下，第一电极层和第二电极层未共振隧穿石墨烯共振层，磁阻变化率大，从而提高石墨烯磁阻传感器的测量灵敏度。从而提高石墨烯磁阻传感器的测量灵敏度。从而提高石墨烯磁阻传感器的测量灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法


[0001]本专利技术涉及磁阻传感
，特别是涉及一种石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法。

技术介绍

[0002]目前，已经对磁阻传感器的可用性、低能耗、和低成本进行一定的研究，以及磁阻测量的变化。
[0003]其中，大多数磁阻传感器的磁性传感器已被广泛的应用在电力行业领域电力运行设备等电流测量和故障位置测量等场景。传统的利用磁阻原理进行检测的结构中，由于磁阻传感器的线性范围很窄，因此造成磁阻传感器的检测灵敏度很低。
[0004]随着电力行业的高速发展，对磁阻传感器的灵敏度要求也越来越来高，原来磁阻传感器的灵敏度已经难以满足现在的发展需求。因此，需要更高灵敏度的磁性传感器。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供灵敏度高的石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法。
[0006]第一方面，提供了一种石墨烯磁阻传感器，包括：依次层叠设置的第一电极层、石墨烯共振层和第二电极层；石墨烯共振层的第一侧面接触第一电极层，石墨烯共振层的第二侧面接触第二电极层，第一侧面与第二侧面为相对面；第一电极层和第二电极层均为铁磁层，且第一电极层和第二电极层均存在自旋向上的电子和自旋向下的电子；在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向平行的情况下，第一电极层和第二电极层中自旋向下的电子平移到石墨烯共振层的平移量，大于第一电极层和第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量；在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向反平行的情况下，第一电极层和第二电极层未共振隧穿石墨烯共振层。
[0007]在其中一个实施例中，待测磁场的强度越大，第一电极层和第二电极层中自旋向下的电子平移到石墨烯共振层的平移量，大于第一电极层和第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量的程度越高。
[0008]在其中一个实施例中，在待测磁场中，第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向平行或反平行。
[0009]在其中一个实施例中，铁磁层包括镍、铁或钴中的一种或多种材料。
[0010]在其中一个实施例中，铁磁层为CoFeB、CoFe、FeSi、FeAl、AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、AlNi（Co）、CoFeB/NiFe或CoFe/NiFe。
[0011]在其中一个实施例中，石墨烯共振层包括至少一层石墨烯。
[0012]在其中一个实施例中，石墨烯共振层包括的石墨烯层数大于或等于1层，且小于或
等于6层。
[0013]在其中一个实施例中，石墨烯共振层包括6层石墨烯。
[0014]第二方面，提供了一种应用于上述石墨烯磁阻传感器的磁阻测量方法，包括：获取第一电极层和第二电极层的磁化方向平行时，石墨烯共振层的第一电导率；获取第一电极层和第二电极层的磁化方向反平行时，石墨烯共振层的第二电导率；根据第一电导率和第二电导率的差值与第二电导率的比值，确定石墨烯磁阻传感器的磁阻。
[0015]第三方面，提供了一种石墨烯磁阻传感器的制备方法，包括：形成第一电极层，且第一电极层具有自旋向上的电子和自旋向下的电子；在自旋向上方向的垂直方向上，形成一石墨烯共振层于第一电极层上；自旋向上方向的垂直方向上，形成一第二电极层于石墨烯共振层上，第二电极层具有自旋向上的电子和自旋向下的电子；其中，所述第一电极层和所述第二电极层均为铁磁层；注入所述第一电极层和所述第二电极层中的自旋向下的电子平移至所述石墨烯共振层的能力相较于自旋向上的电子平移至所述石墨烯共振层的能力更强，在所述第一电极层的磁化方向和所述第二电极层的磁化方向平行的情况下，所述第一电极层和所述第二电极层中自旋向下的电子平移到所述石墨烯共振层的平移量，大于所述第一电极层和所述第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量；在所述第一电极层的磁化方向和所述第二电极层的磁化方向反平行的情况下，所述第一电极层和所述第二电极层未共振隧穿所述石墨烯共振层。
[0016]本申请实施例提供的石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法，至少具有以下有益效果：上述石墨烯磁阻传感器，包括依次层叠设置的第一电极层、石墨烯共振层和第二电极层。石墨烯共振层的第一侧面接触第一电极层，石墨烯共振层的第二侧面接触第二电极层，第一侧面与第二侧面为相对面；第一电极层和第二电极层均为铁磁层，且第一电极层和第二电极层均存在自旋向上的电子和自旋向下的电子；在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向平行的情况下，第一电极层和第二电极层中自旋向下的电子平移到石墨烯共振层的平移量，大于第一电极层和第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量；在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向反平行的情况下，第一电极层和第二电极层未共振隧穿石墨烯共振层，磁阻变化率大，从而提高石墨烯磁阻传感器的测量灵敏度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0018]图1为一实施例的石墨烯磁阻传感器的结构示意图；
图2为图1中石墨烯磁阻传感器的磁阻测量方法的流程示意图；图3为一个实施例中石墨烯磁阻传感器的制备方法流程图；图4为一个实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
[0020]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0021]可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。
[0022]可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
[0023]在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯磁阻传感器，其特征在于，包括：依次层叠设置的第一电极层、石墨烯共振层和第二电极层；所述石墨烯共振层的第一侧面接触所述第一电极层，所述石墨烯共振层的第二侧面接触所述第二电极层，所述第一侧面与所述第二侧面为相对面；所述第一电极层和所述第二电极层均为铁磁层，且所述第一电极层和所述第二电极层均存在自旋向上的电子和自旋向下的电子；在所述第一电极层的磁化方向和所述第二电极层的磁化方向平行的情况下，所述第一电极层和所述第二电极层中自旋向下的电子平移到所述石墨烯共振层的平移量，大于所述第一电极层和所述第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量；在所述第一电极层的磁化方向和所述第二电极层的磁化方向反平行的情况下，所述第一电极层和所述第二电极层未共振隧穿所述石墨烯共振层。2.根据权利要求1所述的石墨烯磁阻传感器，其特征在于，待测磁场的强度越大，所述第一电极层和所述第二电极层中自旋向下的电子平移到所述石墨烯共振层的平移量，大于所述第一电极层和所述第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量的程度越高。3.根据权利要求1所述的石墨烯磁阻传感器，其特征在于，在待测磁场中，所述第一电极层的磁化方向和所述第二电极层的磁化方向平行或反平行。4.根据权利要求1所述的石墨烯磁阻传感器，其特征在于，所述铁磁层包括镍、铁或钴中的一种或多种材料。5.根据权利要求4所述的石墨烯磁阻传感器，其特征在于，所述铁磁层为CoFeB、CoFe、FeSi、FeAl、AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、AlNi（Co）、CoFeB/NiFe或CoFe/NiFe。6.根据权利要求1所述的石墨烯磁阻传感器，其特征在于，所述石墨烯共振层包括至少一层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，田兵，樊小鹏，徐振恒，吕前程，陈仁泽，林跃欢，李立浧，尹旭，张佳明，韦杰，谭则杰，钟枚汕，卢星宇，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：