一种磁性隧道结传感单元、制作方法及惠斯通电桥技术

本发明专利技术公开了一种磁性隧道结传感单元、制作方法及惠斯通电桥，其中磁性隧道结传感单元包括：种子层、固定层和势垒层；第一合成反铁磁自由层，其第一表面设置在势垒层上；第二合成反铁磁自由层，其第一表面设置在势垒层上；第一覆盖层，其第一表面与第一合成反铁磁自由层的第二表面连接；第二覆盖层，其第一表面与第二合成反铁磁自由层的第二表面连接；其中，种子层、固定层、势垒层、第一合成反铁磁自由层和第一覆盖层构成MTJ1，种子层、固定层、势垒层、第二合成反铁磁自由层和第二覆盖层构成MTJ2。本发明专利技术在一个MTJ传感单元上实现了两个固定层磁化方向相反的MTJ桥臂，减小了结构的复杂性。本发明专利技术可广泛应用于磁性隧道结传感器。本发明专利技术可广泛应用于磁性隧道结传感器。本发明专利技术可广泛应用于磁性隧道结传感器。

【技术实现步骤摘要】
一种磁性隧道结传感单元、制作方法及惠斯通电桥


[0001]本专利技术涉及磁性隧道结传感器，尤其涉及一种磁性隧道结传感单元、制作方法及惠斯通电桥。

技术介绍

[0002]基于磁性隧道结(MTJ)的传感器具有高灵敏度、小尺寸、低功耗和极低的电阻噪音，有望成为未来的主流磁传感器，在磁存储、电网输运和自动驾驶等领域有着广泛的应用前景。隧道磁电阻(TMR)传感器需要实现线性化输出，同时连接成惠斯通电桥结构，这些都是实现高性能TMR传感器面临的挑战。
[0003]目前实现线性化输出的MTJ传感单元实现方式主要有五种，分别是利用自由层的形状各向异性、集成永磁体(PM)产生偏置场、利用各向异性正交磁化、双钉扎、超顺磁性，这些方法均具有其局限性。利用自由层的形状各向异性不仅需要形成特殊的尺寸比，而且由于自由层是探测层，还会引起磁场探测的不稳定性；集成PM不仅增加了工艺流程、成本和器件面积，也不适用于传感器阵列；正交磁化型器件的磁阻(MR)比面内磁化型要低，而且只能探测垂直方向磁场；双钉扎需要进行两次退火，易残留矫顽力(Hc)；形成超顺磁性需要极薄的自由层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性隧道结传感单元，其特征在于，包括：种子层；固定层，所述固定层的第一表面与所述种子层的第二表面连接；势垒层，所述势垒层的第一表面与所述固定层的第二表面连接；第一合成反铁磁自由层，所述第一合成反铁磁自由层的第一表面设置在所述势垒层的第二表面的第一边界上；第二合成反铁磁自由层，所述第二合成反铁磁自由层的第一表面设置在所述势垒层的第二表面的第二边界上；其中，所述第一边界与所述第二边界相对；第一覆盖层，所述第一覆盖层的第一表面与所述第一合成反铁磁自由层的第二表面连接；第二覆盖层，所述第二覆盖层的第一表面与所述第二合成反铁磁自由层的第二表面连接；所述种子层、固定层、势垒层、第一合成反铁磁自由层和第一覆盖层构成MTJ1，所述种子层、固定层、势垒层、第二合成反铁磁自由层和第二覆盖层构成MTJ2。2.根据权利要求1所述的一种磁性隧道结传感单元，其特征在于，所述第一合成反铁磁自由层和所述第二合成反铁磁自由层的结构相同；所述第一合成反铁磁自由层包括：自由层，所述自由层的第一表面与势垒层的第二表面连接；非磁金属层，所述非磁金属层的第一表面与所述自由层的第二表面连接；弱钉扎层，所述弱钉扎层的第一表面与所述非磁金属层的第二表面连接；反铁磁层，所述反铁磁层的第一表面与所述弱钉扎层的第二表面连接，所述反铁磁层的第二表面与所述第一覆盖层的第一表面连接。3.根据权利要求1或2所述的一种磁性隧道结传感单元，其特征在于，所述种子层、固定层和势垒层组成正方形柱体，合成反铁磁自由层和覆盖层加工为柱状结构，所述柱状结构在所述势垒层的第二表面的投影为长方形，且该长方形的长边的延长线与所述势垒层的边界垂直。4.根据权利要求3所述的一种磁性隧道结传感单元，其特征在于，所述固定层为铁磁性材料，且所述固定层由于形状各向异性，磁化方向将沿面内形成
×
形磁畴结构，中心形成磁涡旋，因此所述MTJ1和所述MTJ2的固定层磁化方向反向平行。5.根据权利要求2所述的一种磁性隧道结传感单元，其特征在于，所述种子层的材料为金属材料，所述势垒层的材料为绝缘材料，所述自由层的材料为铁磁性材料，所述非磁金属层的材料为金属材料，所述弱钉扎层的材料为铁磁性材料，所述反铁磁层的材料为反铁磁材...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋盛，姚林荣，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：