本申請(qǐng)涉及磁場(chǎng)探測(cè)，具體而言，涉及一種tmr全橋磁傳感器和雙軸tmr全橋磁傳感器。

背景技術(shù)：

1、tmr(tunnel?magneto?resistance，隧穿磁電阻)傳感器作為一種新興的傳感器被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)電子等領(lǐng)域。該傳感器利用磁性多層膜的隧穿磁電阻效應(yīng)對(duì)外磁場(chǎng)進(jìn)行探測(cè)，主要表現(xiàn)為在磁性多層膜的電阻會(huì)隨磁場(chǎng)的大小及角度發(fā)生變化。相較于目前廣泛應(yīng)用的hall(霍爾)、amr(anisotropic?magneto?resistance，各向異性磁電阻)傳感器，其具有靈敏度高、尺寸小、功耗低以及分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。

2、由于材料的電阻會(huì)隨溫度發(fā)生變化，因此為了抑制溫漂，增強(qiáng)器件的工作穩(wěn)定性，需要采用惠斯通全橋結(jié)構(gòu)，此時(shí)相鄰橋臂上的磁阻單元對(duì)相同磁場(chǎng)具有相反的輸出趨勢(shì)，這就要求相鄰橋臂上磁阻單元的釘扎層磁化方向相反。目前，構(gòu)建全橋的方法有機(jī)械拼接、多次沉積鍍膜、激光局域退火、磁通聚集器等方法，這些方法存在著精度受限、工藝復(fù)雜、不適宜工藝大規(guī)模集成以及成本高等缺點(diǎn)。

3、因此，需要一種構(gòu)建tmr惠斯通全橋傳感器方便且成本低的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的主要目的在于提供一種tmr全橋磁傳感器和雙軸tmr全橋磁傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中構(gòu)建tmr全橋磁傳感器難度大成本高的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供了一種tmr全橋磁傳感器，所述tmr全橋磁傳感器包括基片和位于所述基片表面上的四個(gè)mtj(magnetic?tunneljunction，磁性隧道結(jié))單元，一個(gè)所述mtj單元包括沿著預(yù)定方向依次層疊的底電極、mtj以及頂電極，四個(gè)所述mtj單元橋式連接形成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述mtj單元分別構(gòu)成所述惠斯通全橋結(jié)構(gòu)的四個(gè)橋臂，任意一個(gè)所述mtj單元的一端與一側(cè)相鄰的所述mtj單元通過(guò)所述頂電極電連接，任意一個(gè)所述mtj單元的另一端與另一側(cè)相鄰的所述mtj單元通過(guò)所述底電極電連接，所述底電極用于注入脈沖電流并設(shè)定參考層的磁化方向，且相鄰所述橋臂上的所述脈沖電流的流向相反，所述預(yù)定方向?yàn)樗龌穸鹊姆较颉?/p>

3、進(jìn)一步地，所述底電極作為輸入電極且所述頂電極作為輸出電極，或所述底電極作為所述輸出電極且所述頂電極作為所述輸入電極。

4、進(jìn)一步地，每個(gè)所述mtj單元包括至少兩個(gè)mtj，至少兩個(gè)所述mtj間隔設(shè)置于所述底電極和所述頂電極之間，且任意兩個(gè)所述mtj并聯(lián)。

5、進(jìn)一步地，一個(gè)所述mtj至少包括沿著所述預(yù)定方向依次疊置的參考層、勢(shì)壘層以及自由層。

6、進(jìn)一步地，所述底電極至少包括沿著所述預(yù)定方向依次疊置的種子層和自旋軌道層。

7、進(jìn)一步地，所述mtj中的參考層具有面內(nèi)各向異性，所述自旋軌道層的材料包括irmn、ptmn、pdmn、nio以及α-fe2o3中之一。

8、進(jìn)一步地，所述mtj中的參考層具有面內(nèi)各向異性，所述mtj沿著垂直于所述預(yù)定方向的截面的形狀為橢圓形、長(zhǎng)方形以及六邊形中之一。

9、進(jìn)一步地，所述mtj中的參考層具有面內(nèi)各向異性，任意一個(gè)所述mtj的長(zhǎng)軸方向與對(duì)應(yīng)的所述mtj的所述脈沖電流的方向相同。

10、進(jìn)一步地，所述mtj中的參考層具有垂直各向異性，所述自旋軌道層的材料包括ta、ir、mo、hf、bi2se3、sb2te3、(bixsb1-x)2te3以及二維電子氣中之一。

11、進(jìn)一步地，所述mtj中的參考層具有垂直各向異性，所述mtj沿著垂直于所述預(yù)定方向的截面的形狀為橢圓形、長(zhǎng)方形、六邊形以及圓形中之一。

12、進(jìn)一步地，通過(guò)所述頂電極連接的兩個(gè)所述mtj單元分別對(duì)應(yīng)的所述脈沖電流的極性相同，通過(guò)所述底電極連接的兩個(gè)所述mtj單元分別對(duì)應(yīng)的所述脈沖電流的極性相反。

13、根據(jù)本申請(qǐng)的另一方面，提供了一種雙軸tmr全橋磁傳感器，包括兩個(gè)任一種所述的tmr全橋磁傳感器，兩個(gè)所述tmr全橋磁傳感器正交放置。

14、應(yīng)用本申請(qǐng)的技術(shù)方案，所述tmr全橋磁傳感器包括基片和位于所述基片表面上的四個(gè)mtj單元，一個(gè)所述mtj單元包括沿著預(yù)定方向依次層疊的底電極、mtj以及頂電極，四個(gè)所述mtj單元橋式連接形成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述mtj單元分別構(gòu)成所述惠斯通全橋結(jié)構(gòu)的四個(gè)橋臂，任意一個(gè)所述mtj單元的一端與一側(cè)相鄰的所述mtj單元通過(guò)所述頂電極電連接，任意一個(gè)所述mtj單元的另一端與另一側(cè)相鄰的所述mtj單元通過(guò)所述底電極電連接，所述底電極用于注入脈沖電流并設(shè)定參考層的磁化方向，且相鄰所述橋臂上的所述脈沖電流的流向相反，所述預(yù)定方向?yàn)樗龌穸鹊姆较?。該tmr全橋磁傳感器的底電極用于注入脈沖電流并設(shè)定參考層的磁化方向，且相鄰所述橋臂上的所述脈沖電流的流向相反，在底電極內(nèi)有電流通過(guò)時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生垂直方向的自旋流，該自旋流對(duì)mtj單元的mtj產(chǎn)生自旋軌道力矩效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)相鄰橋臂上mtj單元參考層的磁化方向相反，因此，該tmr全橋磁傳感器，不需要在樣品制備的過(guò)程中退火處理，精簡(jiǎn)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程，降低了制備工藝難度，節(jié)約了生產(chǎn)成本，進(jìn)而解決了現(xiàn)有技術(shù)中構(gòu)建tmr全橋磁傳感器難度大成本高的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種tmr全橋磁傳感器，其特征在于，包括基片和位于所述基片表面上的四個(gè)mtj單元，一個(gè)所述mtj單元包括沿著預(yù)定方向依次層疊的底電極、mtj以及頂電極，四個(gè)所述mtj單元橋式連接形成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)，四個(gè)所述mtj單元分別構(gòu)成所述惠斯通全橋結(jié)構(gòu)的四個(gè)橋臂，任意一個(gè)所述mtj單元的一端與一側(cè)相鄰的所述mtj單元通過(guò)所述頂電極電連接，任意一個(gè)所述mtj單元的另一端與另一側(cè)相鄰的所述mtj單元通過(guò)所述底電極電連接，所述底電極用于注入脈沖電流并設(shè)定參考層的磁化方向，且相鄰所述橋臂上的所述脈沖電流的流向相反，所述預(yù)定方向?yàn)樗龌穸鹊姆较颉?/p>

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，所述底電極作為輸入電極且所述頂電極作為輸出電極，或所述底電極作為所述輸出電極且所述頂電極作為所述輸入電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，每個(gè)所述mtj單元包括至少兩個(gè)mtj，至少兩個(gè)所述mtj間隔設(shè)置于所述底電極和所述頂電極之間，且任意兩個(gè)所述mtj并聯(lián)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，一個(gè)所述mtj至少包括沿著所述預(yù)定方向依次疊置的參考層、勢(shì)壘層以及自由層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，所述底電極至少包括沿著所述預(yù)定方向依次疊置的種子層和自旋軌道層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，所述mtj中的參考層具有面內(nèi)各向異性，所述自旋軌道層的材料包括irmn、ptmn、pdmn、nio以及α-fe2o3中之一。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，所述mtj中的參考層具有面內(nèi)各向異性，所述mtj沿著垂直于所述預(yù)定方向的截面的形狀為橢圓形、長(zhǎng)方形以及六邊形中之一。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，所述mtj中的參考層具有面內(nèi)各向異性，任意一個(gè)所述mtj的長(zhǎng)軸方向與對(duì)應(yīng)的所述mtj的所述脈沖電流的方向相同。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，所述mtj中的參考層具有垂直各向異性，所述自旋軌道層的材料包括ta、ir、mo、hf、bi2se3、sb2te3、(bixsb1-x)2te3以及二維電子氣中之一。

10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，所述mtj中的參考層具有垂直各向異性，所述mtj沿著垂直于所述預(yù)定方向的截面的形狀為橢圓形、長(zhǎng)方形、六邊形以及圓形中之一。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的tmr全橋磁傳感器，其特征在于，通過(guò)所述頂電極連接的兩個(gè)所述mtj單元分別對(duì)應(yīng)的所述脈沖電流的極性相同，通過(guò)所述底電極連接的兩個(gè)所述mtj單元分別對(duì)應(yīng)的所述脈沖電流的極性相反。

12.一種雙軸tmr全橋磁傳感器，其特征在于，包括兩個(gè)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的tmr全橋磁傳感器，兩個(gè)所述tmr全橋磁傳感器正交放置。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环NTMR全橋磁傳感器和雙軸TMR全橋磁傳感器。該TMR全橋磁傳感器包括基片和位于基片表面上的四個(gè)MTJ單元，一個(gè)MTJ單元包括沿著預(yù)定方向依次層疊的底電極、MTJ以及頂電極，四個(gè)MTJ單元橋式連接形成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)，四個(gè)MTJ單元分別構(gòu)成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)的四個(gè)橋臂，任意一個(gè)MTJ單元的一端與一側(cè)相鄰的MTJ單元通過(guò)頂電極電連接，任意一個(gè)MTJ單元的另一端與另一側(cè)相鄰的MTJ單元通過(guò)底電極電連接，底電極用于注入脈沖電流并設(shè)定參考層的磁化方向，且相鄰橋臂上的脈沖電流的流向相反，預(yù)定方向?yàn)榛穸鹊姆较?。該TMR全橋磁傳感器解決了現(xiàn)有技術(shù)中構(gòu)建TMR全橋磁傳感器難度大成本高的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：陳偉斌,陳明博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江馳拓科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2