一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器制造技术

本发明专利技术涉及磁阻传感器领域，且公开了一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，包括石墨烯磁场感应阵列结构层、介质结构和石墨烯感应电荷层，介质结构位于石墨烯磁场感应阵列结构层和石墨烯感应电荷层之间，石墨烯磁场感应阵列结构层为石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层或者石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层，该基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层与石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层相较而言：石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层具有较高的精度，石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层具有抗干扰性更好；但两者对外界磁场的测量都具有较高的灵敏度。高的灵敏度。高的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器


[0001]本专利技术涉及磁阻传感器领域，具体为一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器。

技术介绍

[0002]目前，磁阻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、故障位置测量、电力设备动作的移动速度、角度及角速度等测量。大多数的磁阻传感器元件具有多层膜结构，自旋阀结构。多层膜结构包括磁性层和非磁性层，它们交替的沉积在衬底上。自旋阀结构包括非磁性钉扎层，磁性被钉扎层，非磁性隔离层，磁性自由层。薄膜磁阻传感器元件在测量模拟量时，由于自由层的磁性材料本身有磁滞现象，测量时有回程差，影响到测量的精度和测量的线性度。
[0003]为了避免这种现象通常采用的方法是：
[0004]1、利用自由层的形状各项异性能提一个垂直于外界待测磁场偏置磁场，工艺简单，但是形状各项异性提供的偏置磁场有限，并且限制了芯片的设计。
[0005]2、在薄膜磁阻传感器元件的自由层周围，沉积一层永磁薄膜，通过永磁薄膜提供一个垂直于外界待测磁场偏置磁场，偏置磁场的大小可由调解永磁薄膜的成分及厚度而改变，但是在实际应用中要避免大的外磁场的干扰，如果有大磁场的干扰，会改变偏置磁场的方向，从而影响传感器的性能。
[0006]3、在薄膜磁阻传感器元件的自由层周围，沉积一根电流线，通过电流提供一个偏置磁场，偏置磁场的大小可由改变电流的大小来调解，但是传感器的功耗会很大。
[0007]4、利用反铁磁材料提供自由层一个垂直于外界待测磁场偏置磁场，偏置磁场的大小可由调解反铁磁材料的厚度及自由层的厚度或材料而改变，但是在实际应用中这种结构的热稳定性较差，目前的材料很难使传感器的性能稳定性达到最佳工作温度，为此我们提出了一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器。

技术实现思路

[0008](一)解决的技术问题
[0009]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，解决了上述的问题。
[0010](二)技术方案
[0011]为实现上述所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，包括石墨烯磁场感应阵列结构层、介质结构和石墨烯感应电荷层，介质结构位于石墨烯磁场感应阵列结构层和石墨烯感应电荷层之间，石墨烯磁场感应阵列结构层为石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层或者石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层。
[0012]优选的，所述石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层包括八个磁场感应区以及石墨烯磁场感应的绝缘层，八个磁场感应区均匀分布在同一平面且呈圆形阵列排布在石墨烯磁
场感应的绝缘层上，八个磁场感应区的大小及形状皆为相同。
[0013]优选的，所述介质结构包括介质层以及八个导电条，介质层安装在石墨烯磁场感应的绝缘层的下方，八个导电条圆形排列在介质层的内部，介质层的材料为导电材料，八个导电条分别置于八个磁场感应区的下面，八个导电条与八个磁场感应区一一对应。
[0014]优选的，所述石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层包括八个磁场感应区以及石墨烯磁场感应的绝缘层，八个磁场感应区呈矩形阵列排列在石墨烯磁场感应的绝缘层上，八个磁场感应区的大小及形状皆为相同。
[0015]优选的，所述介质结构包括介质层以及八个导电条，介质层安装在石墨烯磁场感应的绝缘层的下方，八个导电条矩形排列在介质层的内部，介质层的材料为导电材料，八个导电条分别置于八个磁场感应区的下面，八个导电条与八个磁场感应区一一对应。
[0016]优选的，所述介质层的材料为导电金属材料。
[0017]优选的，所述磁场感应区的材料为铁磁性金属
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石墨烯复合材料，铁磁性金属可以是CoFeB、CoFe、FeSi、FeAl、FeCrMo、AlNi(Co)、CoFeB/NiF以及CoFe/NiFe其中一种或者其中任意两中以上组合与石墨烯构成复合堆叠材料。
[0018]优选的，所述磁场感应区与导电条的数量为十六个或者三十二个。
[0019]优选的，导电条的安装角度与介质层平面形成四十五度的倾斜角度。
[0020](三)有益效果
[0021]与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，具备以下有益效果：
[0022]1、该基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层与石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层相较而言：石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层具有较高的精度，石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层具有抗干扰性更好；但两者对外界磁场的测量都具有较高的灵敏度。
[0023]2、该基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，具有较高的抗干扰能力和很高的精确度，从而大大提高了本专利技术磁阻传感器的灵敏度。
附图说明
[0024]图1为石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层的绝缘层示意图；
[0025]图2为石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层的绝缘层示意图；
[0026]图3为本专利技术侧面剖视示意图。
[0027]图中：1、磁场感应区；2、石墨烯磁场感应的绝缘层；3、导电条；4、介质层；5、石墨烯感应电荷层。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]请参阅图1
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3，一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，包括石墨烯磁场感
应阵列结构层、介质结构和石墨烯感应电荷层5，介质结构位于石墨烯磁场感应阵列结构层和石墨烯感应电荷层之间，石墨烯磁场感应阵列结构层为石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层或者石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层，外界磁场作用在石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层或石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层，引起石墨烯磁场感应阵列结构共振，对导电条产生磁化现象，根据导电条的磁化程度，从而引起石墨烯感应电荷层中的电荷发生迁移的变化量程度，通过石墨烯感应电荷层中的电荷发生迁移的变化量可以测量出外界磁场的强度。
[0030]石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层包括八个磁场感应区1以及石墨烯磁场感应的绝缘层2，八个磁场感应区1均匀分布在同一平面且呈圆形阵列排布在石墨烯磁场感应的绝缘层2上，八个磁场感应区1的大小及形状皆为相同，八个磁场感应区1互不有实体的接触，其周围是绝缘材料，相当于将八个磁场感应区一1安装在一个绝缘层中。
[0031]介质结构包括介质层4以及导电条3，介质层4安装在石墨烯磁场感应的绝缘层2的下方，八个导电条3圆形排列在介质层4的内部，介质层4的材料为导电材料或者导电金属材料，介质层4上设置有八个导电条3，八个导电条3分别置于八个磁场感应区1的下面，八个导电条3与八个磁场感应区1一一对应。
[0032]磁场感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，其特征在于，包括石墨烯磁场感应阵列结构层、介质结构和石墨烯感应电荷层5，介质结构位于石墨烯磁场感应阵列结构层和石墨烯感应电荷层之间，石墨烯磁场感应阵列结构层为石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层或者石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层。2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，其特征在于：所述石墨烯磁场感应圆形排布阵列结构层包括八个磁场感应区1以及石墨烯磁场感应的绝缘层2，八个磁场感应区1均匀分布在同一平面且呈圆形阵列排布在石墨烯磁场感应的绝缘层2上，八个磁场感应区1的大小及形状皆为相同。3.根据权利要求2所述的一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，其特征在于：所述介质结构包括介质层4以及八个导电条3，介质层4安装在石墨烯磁场感应的绝缘层2的下方，八个导电条3圆形排列在介质层4的内部，介质层4的材料为导电材料，八个导电条3分别置于八个磁场感应区1的下面，八个导电条3与八个磁场感应区1一一对应。4.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯磁场感应阵列结构磁阻传感器，其特征在于：所述石墨烯磁场感应矩形排布阵列结构层包括八个磁场感应区1以及石墨烯磁场感应的绝缘层2，八个磁场感应区1呈矩形阵列排列在石墨烯磁场感应的绝缘层2上，八个磁场感应区1的大小及...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，田兵，李立浧，徐振恒，陈仁泽，林跃欢，樊小鹏，刘仲，王志明，姚森敬，吕前程，骆柏锋，
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：