一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器，包括第一铁磁层、第二铁磁层和二氧化钛共振层，第一铁磁层和第二铁磁层之间布置二氧化钛共振层，第一铁磁层和第二铁磁层分别作为上电极和下电极。本发明专利技术的磁阻传感器，外界磁场作用在二氧化钛三层共振磁阻结构上，改变第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向，使第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向为呈现平行或反平行，从而使二氧化钛三层共振磁阻结构具有很高的磁阻变化率，需要说明的是，磁阻变化率决定磁阻传感器的分辨力，即决定磁阻传感器的灵敏度，有效解决现有的磁阻传感器灵敏度较低、精确度不高的问题。精确度不高的问题。精确度不高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器


[0001]本专利技术属于磁阻传感器
，特别是涉及一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器。

技术介绍

[0002]随着人们对传感器高灵敏度、低功耗、小型化等性能需求的提高, 集成电路中微型磁传感器所使用的技术也在不断更新, 目前主要包括霍尔效应、各向异性磁阻效应、巨磁阻效应以及隧穿磁阻效应四种。其中，霍尔传感器是发展最为成熟的商业产品, 原理简单, 制备成本低, 但是霍尔传感器需要集成聚磁环结构来提高灵敏度，器件尺寸较大, 同时霍尔元件又有功耗高, 线性度差等缺点。而基于磁阻效应的磁传感器得益于其低功耗、高灵敏度、易集成等优点, 受到关注。但随着电力行业的高速发展，对磁阻传感器的灵敏度要求越来越来高，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，需要更高灵敏度的和低成本的等满足条件的磁性传感器。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器，以解决现有技术中存在的技术问题。
[0004]本专利技术采取的技术方案为：一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器，包括第一铁磁层、第二铁磁层和二氧化钛共振层，第一铁磁层和第二铁磁层之间布置二氧化钛共振层，第一铁磁层和第二铁磁层分别作为上电极和下电极。
[0005]优选的，上述第一铁磁层和第二铁磁层均采用铁磁性金属，铁磁性金属采用镍Ni、铁Fe、钴Go和铝AI中一种或多种组合。
[0006]优选的，上述第一铁磁层和第二铁磁层的材料采用AlNiCo、FeCrCo、FeCrMo、FeAlC、PtCo或MnAlC。
[0007]优选的，上述二氧化钛共振层包括至少一层二氧化钛层。
[0008]二氧化钛三层共振磁阻传感器的磁阻计算公式，如下所示：其中，T为二氧化钛三层共振磁阻结构的磁阻， QUOTE
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为磁化方向为平行时二氧化钛共振层电导， QUOTE
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为磁化方向为反平行时二氧化钛共振层电导。
[0009]本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术的磁阻传感器，外界磁场作用在二氧化钛三层共振磁阻结构上，改变第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向，使第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向为呈现平行或反平行，从而使二氧化钛三层共振磁阻结构具有很高的磁阻变化率，需要说明的是，磁阻变化率决定磁阻传感器的分辨力，即决定磁阻传感器的灵敏度，有效解决现有的磁阻传感器灵敏度较低、精确度不高的问题。
[0010]进一步的，为了使二氧化钛三层共振磁阻结构获得更高的磁阻变化率，可增加二氧化钛共振层中的二氧化钛层数；随着二氧化钛共振层中的二氧化钛层数增加，二氧化钛共振层的磁电阻也随着出现先增后减迹象，即二氧化钛三层共振磁阻结构在一定范围内会获得更高的磁阻变化率。
附图说明
[0011]图1是本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0012]下面结合具体的实施例对本专利技术进行进一步介绍。
[0013]实施例1： 如图1所示，一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器，包括第一铁磁层1、第二铁磁层2和二氧化钛共振层3，第一铁磁层1和第二铁磁层2之间布置二氧化钛共振层3（相邻两者之间通过粘接等方式固定连接），第一铁磁层1和第二铁磁层2分别作为上电极和下电极。
[0014]基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器，第一铁磁层的电子经过二氧化钛共振层平移到第二铁磁层的电子平移量，与第二铁磁层的电子经过二氧化钛共振层平移到第一铁磁层的电子平移量不一样，即二氧化钛三层共振磁阻结构的具有一定的磁阻变化率；当磁场强度到达一定强度时，激发了二氧化钛共振层的共振隧穿模式，则一铁磁层中的多数自旋子带的电子将进入另一铁磁层的多数子带的空态，同时少数自旋子带的电子也从一个铁磁层进入另一个铁磁层少数子带的空态，此时隧穿几率大；当第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向为反平行时，一铁磁层中的多数自旋子带的电子将进入另一铁磁层的少数子带的空态且少数自旋子带的电子也从一个铁磁层进入另一个铁磁层多数子带的空态，此时隧穿几率小，从而使二氧化钛三层共振磁阻结构具有很高的磁阻变化率。
[0015]优选的，上述第一铁磁层1和第二铁磁层2均采用铁磁性金属，铁磁性金属采用镍Ni、铁Fe、钴Go和铝AI中一种或多种组合。
[0016]优选的，上述第一铁磁层1和第二铁磁层2的材料采用AlNiCo、FeCrCo、FeCrMo、FeAlC、PtCo或MnAlC。
[0017]优选的，上述二氧化钛共振层3包括至少一层二氧化钛层，一般为1到6层，效果最佳为6层。
[0018]原理：第一铁磁层和第二铁磁层存在两种自旋的电子；第一铁磁层与二氧化钛共振层接触时，第一铁磁层与二氧化钛共振层的接触面出现电荷平移现象，即第一铁磁层其中的一部分电子平移到二氧化钛共振层上，由于二氧化钛本身性质稳定且具有良好的运输电子的能力，这部分电子再经过第二铁磁层与二氧化钛共振层的接触面平移到第二铁磁层；第二铁磁层与二氧化钛共振层接触时，第二铁磁层与二氧化钛共振层的接触面也同样出现电荷转移的现象；即第二铁磁层其中的一部分电子平移到二氧化钛共振层上，由于二氧化钛共振层本身具有良好的运输电子的能力，再经过第一铁磁层与二氧化钛共振层的接触面平移到第一铁磁层；由于第一铁磁层的电子经过二氧化钛共振层平移到第二铁磁层的电子平移量，与
第二铁磁层的电子经过二氧化钛共振层平移到第一铁磁层的电子平移量不一样，即二氧化钛三层共振磁阻结构的具有一定的磁阻变化率；当外界磁场强度到达一定强度时，磁场感应结构产生的磁场作用在二氧化钛三层共振磁阻结构上，改变第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向；此时基于二氧化钛的三层共振磁阻结构产生了共振隧穿现象：电子隧穿二氧化钛共振层的位垒而产生隧穿电流。当第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向平行时，其中一铁磁层中的多数自旋子带的电子将进入另一铁磁层的多数子带的空态，同时少数自旋子带的电子也从一个铁磁层进入另一个铁磁层少数子带的空态，此时隧穿几率大；但当两铁磁层的磁化方向反平行时，则一铁磁层中的多数自旋子带的电子自旋与另一个铁磁层的少数自旋子带的电子自旋平行，一铁磁层中的多数自旋子带的电子将进入另一铁磁层的少数子带的空态且少数自旋子带的电子也从一个铁磁层进入另一个铁磁层多数子带的空态，此时隧穿几率小；综上所述，外界磁场作用在二氧化钛三层共振磁阻结构上，改变第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向，使第一铁磁层和第二铁磁层的磁化方向为呈现平行或反平行，从而使二氧化钛三层共振磁阻结构具有很高的磁阻变化率，需要说明的是，磁阻变化率决定磁阻传感器的分辨力，即决定磁阻传感器的灵敏度；进一步的，为了使二氧化钛三层共振磁阻结构获得更高的磁阻变化率，可增加二氧化钛共振层中的二氧化钛层数；随着二氧化钛共振层中的二氧化钛层数增加，二氧化钛共振层的磁电阻也随着出现先增后减迹象，即二氧化钛三层共振磁阻结构在一定范围内会获得更高的磁阻变化率。
[0019]二氧化钛三层共振磁阻传感器的磁阻计算公式，如下所示：其中，T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器，其特征在于：包括第一铁磁层（1）、第二铁磁层（2）和二氧化钛共振层（3），第一铁磁层（1）和第二铁磁层（2）之间布置二氧化钛共振层（3），第一铁磁层（1）和第二铁磁层（2）分别作为上电极和下电极。2.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器，其特征在于：第一铁磁层（1）和第二铁磁层（2）均采用铁磁性金属，铁磁性金属采用镍Ni、铁Fe、钴Go和铝AI中一种或多种组合。3.根据权利要求1所述的一种基于二氧化钛三层结构的磁阻传感器，其特征在于：第一铁磁层（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，田兵，刘仲，吕前程，林跃欢，李立浧，王志明，张伟勋，钟枚汕，骆柏锋，刘胜荣，尹旭，徐振恒，卢星宇，何毅，
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：