CN105572609B - 一种可调量程的多铁异质磁场传感器及量程调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调量程的多铁异质磁场传感器及量程调节方法，磁场传感器包括从下至上依次排列的底层金属电极层、自由层、隔离层、钉扎层和顶层金属电极层；所述自由层为多铁异质多层结构，从下至上依次为铁电层和第一铁磁层；所述钉扎层为多层结构，从下至上依次为第二铁磁层和反铁磁层；所述自由层的铁电应力轴方向在水平投影上垂直于钉扎层的磁矩方向。量程调节方法包括向磁场传感器的铁电层施加量程切换电压V，使得铁电层产生电场应力，所述第一铁磁层受所述电场应力的作用，使得饱和磁场发生变化，从而改变磁场传感器的量程。本发明具有结构简单、体积小、可方便灵活的调整传感器量程，保证传感器在低磁场测量精度的优点。

Description

一种可调量程的多铁异质磁场传感器及量程调节方法
技术领域
本发明涉及磁场传感器领域，尤其涉及一种可调量程的多铁异质磁场传感器及量程调节方法。
背景技术
磁场传感器广泛的应用于磁场及可转换为磁场的测量系统中，包括磁场强度、电流、位移、方向、转动速度等物理参数的测量。生活中涉及的磁场测量跨度大，例如生物磁信号通常在nT到μT量级、地磁场的信号量级约为0.01mT、而常规电磁设备的量级达到mT。在现有的磁场传感器技术中，磁电阻式磁场传感器由于具有高灵敏度、小尺寸、低功耗等优点，在磁场传感器领域中扮演着重要的作用。
一般的以MTJ(隧穿磁电阻隧道结)、GMR(巨磁电阻)为核心的磁电阻磁场传感器，其结构单元通常由两层铁磁中间夹上一层隔离层，形成的三明治结构构成。该类型磁场传感器的工作原理为：当两层铁磁层的磁矩处于平行状态时，体系表现出低阻状态；当两层磁性薄膜的磁矩处于反平行状态时，体系表现出高电阻状态，即隧道磁电阻效应或者巨磁阻效应。外加磁场可改变两层磁矩的相对取向的变化，进而改变体系的电阻状态，通过检测磁电阻器件电阻的变化即可实现磁场的测量。
然而，在现有的技术中，上述磁性隧道结、巨磁电阻的磁场传感器的量程由磁场传感器铁磁层的饱和磁场大小所决定，通常取决于材料和器件的加工工艺，实际使用中无法类似于其他类型的磁场传感器，针对具体需求对量程进行控制和更换，以达到最佳测量的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、可以方便调整磁场传感器量程的多铁异质磁场传感器及量程调节方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种可调量程的多铁异质磁场传感器，包括从下至上依次排列的底层金属电极层、自由层、隔离层、钉扎层和顶层金属电极层；
所述自由层为多铁异质多层结构，从下至上依次为铁电层和第一铁磁层；
所述钉扎层为多层结构，从下至上依次为第二铁磁层和反铁磁层；
所述自由层的铁电应力轴方向在水平投影上垂直于钉扎层的磁矩方向。
作为本发明的进一步改进，所述顶层金属电极层为金属导体材料；所述反铁磁层为IrMn合金；所述第二铁磁层为CoFeB或FeNi合金；所述隔离层为Cu、或MgO、或AlO；所述第一铁磁层为CoFeB或FeNi合金；所述铁电层为铁电材料、或压电材料、或多铁材料；所述底层金属电极层为金属导体材料。
作为本发明的进一步改进，所述铁电层的铁电材料为PMN-PT(铌镁酸铅-钛酸铅)、或PZT(锆钛酸铅)、或BaTiO3；所述铁电层的压电材料为AlN；所述铁电层的多铁材料为BiFeO3。
作为本发明的进一步改进，所述顶层金属电极层为Au材料金属结构，或为Cu材料金属结构，或为由Ta/Ru/Ta组成的多层金属结构。
作为本发明的进一步改进，所述底层金属电极层为Au材料金属结构，或为Cu材料金属结构。
作为本发明的进一步改进，还包括支撑层，所述支撑层位于底层金属电极层的下方或位于顶层金属电极层的上方。
作为本发明的进一步改进，包括第一磁电阻式磁场传感器单元和第二磁电阻式磁场传感器单元，所述第一磁电阻式磁场传感器单元与第二磁电阻式磁场传感器单元共用一个自由层和底层金属电极层；所述第一磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层的磁矩方向与所述第二磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层的磁矩方向相反；所述第一磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层的磁矩方向与所述自由层的铁电应力轴方向在水平投影上垂直；所述第二磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层的磁矩方向与所述自由层的铁电应力轴方向在水平投影上垂直。
作为本发明的进一步改进，所述第一磁电阻式磁场传感器单元的顶层金属电极层通过引线引出与Vbias电气连接，所述第二磁电阻式磁场传感器单元的顶层金属电极层通过引线引出与GND电气连接，所述自由层的第一铁磁层通过引线引出与Vout电气连接，所述底层金属电极层通过引线引出与量程调控电压Vc电气连接。
一种多铁异质磁场传感器的量程调节方法，包括如下步骤：向磁场传感器的铁电层施加量程切换电压V，使得铁电层产生电场应力，所述第一铁磁层受所述电场应力的作用，使得饱和磁场Hs发生变化，从而改变磁场传感器的量程。
作为本发明的进一步改进，
所述施加在铁电层上的量程切换电压V与所述第一铁磁层的饱和磁场Hs之间的关系如式(1)所示：
Hs＝(3λYdeffV/d+2K0)/Ms (1)
式(1)中，Hs为第一铁磁层的饱和磁场，λ为第一铁磁层的磁致伸缩系数，Y为第一铁磁层铁磁材料的杨氏模量，deff为铁电层的有效压电系数，V为铁电层上所施加的量程切换电压值，d为铁电层的厚度，K0为在没有施加量程切换电压V的情况下，第一铁磁层的等效各向异性，Ms为第一铁磁层的饱和磁化强度。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种结构简单的可调量程的多铁异质磁场传感器，具有自由层的铁电应力轴方向在水平投影上垂直于钉扎层的磁矩方向的特点，可以通过量程切换电压方便的调整磁场传感器的量程，不仅可以扩大磁场传感器的磁场测量范围，还能够保证传感器低量磁场测量的精度。
附图说明
图1为本发明一种可调量程的多铁异质磁场传感器实施例一的纵剖面构造示意图。
图2为本发明一种可调量程的多铁异质磁场传感器实施例二的纵剖面构造示意图。
图3为本发明一种可调量程的多铁异质磁场传感器实施例三的纵剖面构造示意图。
图4为本发明一种可调量程的多铁异质磁场传感器实施例四的纵剖面构造示意图。
图5为本发明一种可调量程的多铁异质磁场传感器实施例四的电路连接示意图。
图6为GMR或MTJ磁性传感器的磁电阻输出特性曲线的一般形式图。
图7为本发明一种可调量程的多铁异质磁场传感器的磁场输出特性示意图。
图8为本发明一种可调量程的多铁异质磁场传感器的饱和磁场实测图。
图例说明：1、底层金属电极层；2、自由层；21、铁电层；22、第一铁磁层；3、隔离层；4、钉扎层；41、第二铁磁层；42、反铁磁层；5、顶层金属电极层；6、支撑层。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1所示，本发明一种可调量程的多铁异质磁场传感器，包括从下至上依次排列的底层金属电极层1、自由层2、隔离层3、钉扎层4和顶层金属电极层5；自由层2为多铁异质多层结构，从下至上依次为铁电层21和第一铁磁层22；钉扎层4为多层结构，从下至上依次为第二铁磁层41和反铁磁层42；自由层2的铁电应力轴方向在水平投影上垂直于钉扎层4的磁矩方向。在本实施例中，自由层2的铁电应力轴方向为纸面的水平方向，钉扎层4的磁矩方向为垂直于纸面向里，磁矩方向即磁敏方向，两者在水平投影上的夹角为90度。
在本实施例中，顶层金属电极层5为金属导体材料，优先选择为Au材料，或Cu材料，或由Ta/Ru/Ta所组成的多层金属材料结构；反铁磁层42为IrMn合金；第二铁磁层41为CoFeB或FeNi；隔离层3为Cu、或MgO、或AlO；第一铁磁层22为CoFeB或FeNi；铁电层21为铁电材料、或压电材料、或多铁材料，铁电材料优先选择PMN-PT(铌镁酸铅-钛酸铅)、PZT(锆钛酸铅)、BaTiO3，压电材料优先选择AlN，多铁材料优先选择BiFeO3；底层金属电极层1为金属导体材料，优先选择为Au材料、或Cu材料。在本实施例中，铁电层21为铁电材料的晶体结构、或为压电材料的晶体结构、或多铁材料的晶体结构，直接以底层金属电极层1和自由层2的铁电层21作为衬底，起到支撑作用，其它各层依次排列。
如图6所示，传感器在饱和磁场Hs时分别显示出相对的低电阻RL和高电阻RH，传感器的量程大小取决于传感器的饱和磁场Hs，低电阻RL对应于传感器磁电阻的平行状态，高电阻RH对应于传感器磁电阻的反平行状态，电阻(Resistance)随着外磁场H线性变化，该线性斜率对应于磁场传感器的精度，而线性斜率反比于磁性层的各向异性Ku。饱和磁场Hs通常由磁性材料的磁特性所决定，根据S-W磁翻转模型，磁性材料的饱和磁场Hs与等效各向异性常数Ku之间的关系如式(2)所示：
Hs＝2Ku/Ms (2)
式(2)中，Hs为磁性材料的饱和磁场，Ku为等效各向异性常数，包括但不限于应力各向异性和表面各向异性，Ms为材料的饱和磁化强度，取决于材料和制备工艺，由式可知，通过改变磁性材料的等效各向异性常数，即可以改变磁性材料的饱和磁场Hs，即改变磁场传感器的量程。
在本实施例中，一种多铁异质磁场传感器的量程调节方法，包括如下步骤：向磁场传感器的铁电层21施加量程切换电压V，使得铁电层21产生电场应力，所述第一铁磁层22受所述电场应力的作用，使饱和磁场发生变化，从而改变磁场传感器的量程。施加在铁电层21上的量程切换电压V与所述第一铁磁层22的饱和磁场之间的关系如式(1)所示：
Hs＝(3λYdeffV/d+2K0)/Ms (1)
式(1)中，Hs为第一铁磁层22的饱和磁场，λ为第一铁磁层22的磁致伸缩系数，Y为第一铁磁层22铁磁材料的杨氏模量，deff为铁电层21的有效压电系数，V为铁电层21上所施加的量程切换电压值，d为铁电层21的厚度，K0为在没有施加量程切换电压V的情况下，第一铁磁层22的等效各向异性，Ms为第一铁磁层22的饱和磁化强度。
在本实施例中，通过向磁场传感器的铁电层21施加量程切换电压V，使得第一铁磁层22的饱和磁场发生变化，从而改变磁场传感器的量程的具体实现过程包括：
向磁场传感器的铁电层21施加量程切换电压V，铁电层21将受到电场E的作用，量程切换电压V与电场E之间的变化关系如式(3)所示：
E＝V/d (3)
式(3)中，E为铁电层21的电场强度，V为铁电层21上所施加的电压值，d为铁电层21的厚度。
铁电层21在电场E的作用下发生形变，产生应变S，应变S大小如式(4)所示：
S＝deffE＝deffV/d (4)
式(4)中，S为铁电层21的应变，deff为铁电层21的有效压电系数。该应变S随着量程切换电压V的变化而线性变化。
铁电层21作为应力转移层，位于铁电层21上方的第一铁磁层22在铁电层21应变S的作用下，也将产生应力σ，应力σ如式(5)所示：
σ＝YS＝YdeffV/d (5)
式(5)中，σ为第一铁磁层22的应力，Y为第一铁磁层22铁磁材料的杨氏模量。
在第一铁磁层22因应力σ而具有磁弹各向异性Eσ，如式(6)所示：
式(6)中，Eσ为第一铁磁层22具有的磁弹各向异性，λ为第一铁磁层22的磁致伸缩系数，θ为第一铁磁层22的铁电应力轴方向与第一铁磁层22的磁矩方向之间的夹角。
根据磁性材料各向异性常数的定义：磁各向异性常数的大小等于磁矩沿各个方向所具有的能量中的最大值与最小值的差。可得第一铁磁层22受应力的影响所具有的应力各向异性常数Kσ如式(7)所示：
式(7)中，Kσ为第一铁磁层22受应力的影响所具有的应力各向异性常数。
则此时第一铁磁层22的所具有的等效各向异性常数K(E)如式(8)所示：
式(8)中，K(E)为第一铁磁层22的等效各向异性常数，Ku＝K(E)，K0为在没有施加量程切换电压V的情况下，第一铁磁层22的等效各向异性。
将式(8)代入到式(2)中，即可得到如式(1)所示第一铁磁层22的饱和磁场Hs，第一铁磁层22的饱和磁场Hs随着量程切换电压V的变化而线性变化，即实现通过改变施加在铁电层21上的量程切换电压V的大小，而改变磁场传感器的量程。
如图8所示，在本实施例中，对铁电层21采用铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)晶体，第一铁磁层22采用CoFeB的磁场传感器的量程调节方法进行了实际测试。在不加量程切换电压的情况下，磁场传感器的第一铁磁层22的饱和磁场Hs为85Oe，当对磁场传感器的铁电层21施加量程切换电压V，使得铁电层21的电场强度E为4kV/cm时，第一铁磁层22的饱和磁场Hs为220Oe，当铁电层21的电场强度E升高至8kV/cm时，第一铁磁层22的饱和磁场Hs升高至475Oe，由此可见，在量程切换电压V的作用下，使得铁电层21的电场强度E的升高，第一铁磁层22的饱和磁场随着外加电场E的增加而线性增加，第一铁磁层22的饱和磁场Hs改变明显，若进一步增强电场强度E，第一铁磁层22的饱和磁场Hs的大小将进一步增大，从而改变磁场传感器的量程。
在本实施例中，磁场传感器的工作输出特性曲线如图7所示，纵坐标为磁场传感器的输出电压，横坐标为磁场传感器的量程，通过向磁场传感器施加不同的量程切换电压V，磁场传感器的量程可以在Hs1与Hs2之间的任意值灵活切换，在磁场传感器的量程为Hs1时，其输出特性曲线的斜率越大，磁场传感器的分辨率越高，测量精度越高，可以满足对不同测量环境的需求。
实施例2：
如图2所示，本实施例一种可调量程的多铁异质磁场传感器与实施例1基本相同，不同之处在于铁电层21为铁电材料的薄膜结构、或压电材料的薄膜结构、或多铁材料的薄膜结构；在底层金属电极层1的下方还有一个支撑层6，用于对组成磁场传感器的各层起到支撑作用。本实施例多铁异质磁场传感器的量程调节方法与实施例1相同。
实施例3：
如图3所示，本实施例一种可调量程的多铁异质磁场传感器与实施例2基本相同，不同之处在于铁电层21为铁电材料的薄膜结构、或压电材料的薄膜结构、或多铁材料的薄膜结构；在顶层金属电极层5的上方还有一个支撑层6，用于对组成磁场传感器的各层起到支撑作用。本实施例多铁异质磁场传感器的量程调节方法与实施例1相同。
实施例4：
如图4所示，本实施例为磁场传感器单元的半桥结构，包括第一磁电阻式磁场传感器单元和第二磁电阻式磁场传感器单元，所述第一磁电阻式磁场传感器单元与第二磁电阻式磁场传感器单元共用一个自由层2和底层金属电极层1；所述第一磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层4的磁矩方向与所述第二磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层4的磁矩方向相反；所述第一磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层4的磁矩方向与所述自由层2的铁电应力轴方向在水平投影上垂直；所述第二磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层4的磁矩方向与所述自由层2的铁电应力轴方向在水平投影上垂直。在自由层2的下方，还包括支撑层6，用于对组成磁场传感器的各层起到支撑作用。
在本实施例中，第一磁电阻式磁场传感器单元和第二磁电阻式磁场传感器单元的结构及各层的材料可以与实施例1或实施例2相同。第一磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层4的磁矩方向为纸面的水平方向，并指向纸面的左边，第二磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层4的磁矩方向为纸面的水平方面，并指向纸面的右边。自由层2的铁电应力轴方向垂直于纸面向里，且与第一磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层4的磁矩方向在水平投影上垂直，与第二磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层4的磁矩方向在水平投影上垂直。
在本实施例中，第一磁电阻式磁场传感器单元的顶层金属电极层5通过引线引出与偏压Vbias电气连接，第二磁电阻式磁场传感器单元的顶层金属电极层5通过引线引出与接地GND电气连接，自由层的第一铁磁层22通过引线引出与Vout电气连接，底层金属电极层1通过引线引出与量程调控电压Vc电气连接。本实施例的电气连接如图5所示，第一磁电阻式磁场传感器单元构成第一磁电阻，即为图中的R1，第二磁电阻式磁场传感器单元构成第二磁电阻，即为图中的R2，需要说明的是，也可以采用多个磁场传感器通过串联的方式构成新的磁场传感器，以增加传感器的电阻，类似的方法也可以用于全桥式传感器的设计。本实施例多铁异质磁场传感器的量程调节方法与实施例1相同。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种可调量程的多铁异质磁场传感器，其特征在于：包括从下至上依次排列的底层金属电极层(1)、自由层(2)、隔离层(3)、钉扎层(4)和顶层金属电极层(5)；
所述自由层(2)为多铁异质多层结构，从下至上依次为铁电层(21)和第一铁磁层(22)；
所述钉扎层(4)为多层结构，从下至上依次为第二铁磁层(41)和反铁磁层(42)；
所述自由层(2)的铁电应力轴方向在水平投影上垂直于钉扎层(4)的磁矩方向。
2.根据权利要求1所述的可调量程的多铁异质磁场传感器，其特征在于：所述顶层金属电极层(5)为金属导体材料；所述反铁磁层(42)为IrMn合金；所述第二铁磁层(41)为CoFeB或FeNi合金；所述隔离层(3)为Cu、或MgO、或AlO；所述第一铁磁层(22)为CoFeB或FeNi合金；所述铁电层(21)为铁电材料、或压电材料、或多铁材料；所述底层金属电极层(1)为金属导体材料。
3.根据权利要求2所述的可调量程的多铁异质磁场传感器，其特征在于：所述铁电层(21)的铁电材料为PMN-PT、或PZT、或BaTiO3；所述铁电层(21)的压电材料为AlN；所述铁电层(21)的多铁材料为BiFeO3。
4.根据权利要求3所述的可调量程的多铁异质磁场传感器，其特征在于：所述顶层金属电极层(5)为Au材料金属结构，或为Cu材料金属结构，或为由Ta/Ru/Ta组成的多层金属结构。
5.根据权利要求3所述的可调量程的多铁异质磁场传感器，其特征在于：所述底层金属电极层(1)为Au材料金属结构，或为Cu材料金属结构。
6.根据权利要求1至5任一项所述的可调量程的多铁异质磁场传感器，其特征在于：还包括支撑层(6)，所述支撑层(6)位于底层金属电极层(1)的下方或位于顶层金属电极层(5)的上方。
7.根据权利要求1至5任一项所述的可调量程的多铁异质磁场传感器，其特征在于：包括第一磁电阻式磁场传感器单元和第二磁电阻式磁场传感器单元，所述第一磁电阻式磁场传感器单元与第二磁电阻式磁场传感器单元共用一个自由层(2)和底层金属电极层(1)；所述第一磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层(4)的磁矩方向与所述第二磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层(4)的磁矩方向相反；所述第一磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层(4)的磁矩方向与所述自由层(2)的铁电应力轴方向在水平投影上垂直；所述第二磁电阻式磁场传感器单元的钉扎层(4)的磁矩方向与所述自由层(2)的铁电应力轴方向在水平投影上垂直。
8.根据权利要求7所述的可调量程的多铁异质磁场传感器，其特征在于：所述第一磁电阻式磁场传感器单元的顶层金属电极层(5)通过引线引出与Vbias电气连接，所述第二磁电阻式磁场传感器单元的顶层金属电极层(5)通过引线引出与GND电气连接，所述自由层的第一铁磁层(22)通过引线引出与Vout电气连接，所述底层金属电极层(1)通过引线引出与量程调控电压Vc电气连接。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述的可调量程的多铁异质磁场传感器的量程调节方法，其特征在于，包括如下步骤：向磁场传感器的铁电层(21)施加量程切换电压V，使得铁电层(21)产生电场应力，所述第一铁磁层(22)受所述电场应力的作用，使得饱和磁场Hs发生变化，从而改变磁场传感器的量程。
10.根据权利要求9所述的可调量程的多铁异质磁场传感器的量程调节方法，其特征在于：所述施加在铁电层(21)上的量程切换电压V与所述第一铁磁层(22)的饱和磁场Hs之间的关系如式(1)所示：
Hs＝(3λYdeffV/d+2K0)/Ms (1)
式(1)中，Hs为第一铁磁层(22)的饱和磁场，λ为第一铁磁层(22)的磁致伸缩系数，Y为第一铁磁层(22)铁磁材料的杨氏模量，deff为铁电层(21)的有效压电系数，V为铁电层(21)上所施加的量程切换电压值，d为铁电层(21)的厚度，K0为在没有施加量程切换电压V的情况下，第一铁磁层(22)的等效各向异性，Ms为第一铁磁层(22)的饱和磁化强度。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110109039A (zh) * 2019-05-16 2019-08-09 中国科学院微电子研究所 隧穿磁电阻传感器的调控方法及系统

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106597102B (zh) * 2016-12-12 2020-05-05 四川大学 磁性薄膜结构以及含有其的磁敏传感器器件、应用方法
CN109307850B (zh) * 2018-08-30 2020-12-25 中国人民解放军国防科技大学 利用磁通电调控抑制低频噪声的磁传感器及其应用方法
CN110176534A (zh) * 2019-06-03 2019-08-27 西安交通大学 测量范围可调的隧道结磁电阻传感器及其制备方法
CN110426660A (zh) * 2019-09-11 2019-11-08 昆山航磁微电子科技有限公司 Gmi传感器灵敏度改进结构及其操作方法
CN111009365B (zh) * 2019-12-13 2020-09-04 北京科技大学 一种调控反铁磁薄膜材料的磁矩排列的方法
CN111624530B (zh) * 2020-05-26 2022-11-22 中国人民解放军国防科技大学 一种氮化铝/硅/电可调磁性膜压电驱动结构及其制备方法
CN114062978B (zh) * 2021-11-15 2024-02-02 东南大学 一种基于压电隧道效应的mems磁场传感器及测量磁场方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1245952A (zh) * 1998-08-21 2000-03-01 国际商业机器公司 磁隧道结传感器用的低磁矩/高矫顽力固定层
CN1268735A (zh) * 1999-03-30 2000-10-04 国际商业机器公司 具有更高巨磁电阻的反平行钉扎读出磁头
US6388847B1 (en) * 2000-02-01 2002-05-14 Headway Technologies, Inc. Specular spin valve with robust pinned layer
US6636393B1 (en) * 1999-08-12 2003-10-21 Tdk Corporation Magnetic transducer and thin-film magnetic head having a stacked structure including an interlayer having a high electrical resistance
US6650512B1 (en) * 2000-03-21 2003-11-18 International Business Machines Corporation GMR coefficient enhancement of a spin valve structure
CN1697025A (zh) * 2004-04-30 2005-11-16 日立环球储存科技荷兰有限公司 具有形成于端部区域的反铁磁钉扎层结构的自旋阀传感器
CN1755387A (zh) * 2004-09-28 2006-04-05 雅马哈株式会社 利用巨磁致电阻元件的磁传感器及其制造方法
CN1784610A (zh) * 2003-03-14 2006-06-07 S.N.R.鲁尔门斯公司 含有铁磁/反铁磁灵敏元件的磁致电阻传感器
CN103323796A (zh) * 2013-06-21 2013-09-25 中国人民解放军国防科学技术大学 一种以石墨烯作为势垒层的mtj磁场传感器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110007426A1 (en) * 2009-07-13 2011-01-13 Seagate Technology Llc Trapezoidal back bias and trilayer reader geometry to enhance device performance

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1245952A (zh) * 1998-08-21 2000-03-01 国际商业机器公司 磁隧道结传感器用的低磁矩/高矫顽力固定层
CN1268735A (zh) * 1999-03-30 2000-10-04 国际商业机器公司 具有更高巨磁电阻的反平行钉扎读出磁头
US6636393B1 (en) * 1999-08-12 2003-10-21 Tdk Corporation Magnetic transducer and thin-film magnetic head having a stacked structure including an interlayer having a high electrical resistance
US6388847B1 (en) * 2000-02-01 2002-05-14 Headway Technologies, Inc. Specular spin valve with robust pinned layer
US6650512B1 (en) * 2000-03-21 2003-11-18 International Business Machines Corporation GMR coefficient enhancement of a spin valve structure
CN1784610A (zh) * 2003-03-14 2006-06-07 S.N.R.鲁尔门斯公司 含有铁磁/反铁磁灵敏元件的磁致电阻传感器
CN1697025A (zh) * 2004-04-30 2005-11-16 日立环球储存科技荷兰有限公司 具有形成于端部区域的反铁磁钉扎层结构的自旋阀传感器
CN1755387A (zh) * 2004-09-28 2006-04-05 雅马哈株式会社 利用巨磁致电阻元件的磁传感器及其制造方法
CN103323796A (zh) * 2013-06-21 2013-09-25 中国人民解放军国防科学技术大学 一种以石墨烯作为势垒层的mtj磁场传感器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110109039A (zh) * 2019-05-16 2019-08-09 中国科学院微电子研究所 隧穿磁电阻传感器的调控方法及系统
CN110109039B (zh) * 2019-05-16 2021-07-23 中国科学院微电子研究所 隧穿磁电阻传感器的调控方法及系统

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