CN108281545A - 一种磁电阻复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁电阻复合材料，它是由磁致伸缩材料，压阻抗材料复合而成。应用复合材料的乘积效应，可将磁致伸缩材料的磁致伸缩效应与压阻抗材料应力阻抗效应结合，产生一个附加的磁阻抗效应，从而实现磁电阻效应的材料。
Description
技术领域
本发明属于信息功能材料技术领域，特别涉及一种磁电阻复合材料。
背景技术
磁电阻效应是指导体或半导体在磁场作用下其电阻值发生变化的现象。1988年，法国学者M. N. Baibich首次在Fe/Cr多层薄膜中发现了巨磁电阻效应。在过去的20多年中，随着金属多层膜和颗粒膜中巨磁电阻及稀土氧化物中庞磁电阻的发现，磁电子学得到了很大的发展。由磁电阻材料构成的磁电子学新器件已广泛应用在信息存储、磁传感器、自旋开关等方面，具有巨大的应用前景。现阶段对于磁电阻材料的研究和应用多集中在单相磁电阻材料上，关于单相磁电阻材料的研究已较为成熟。单相磁电阻材料主要采用的是多层膜的结构，这就对磁电阻材料的制备条件和工艺提出了较高的要求。但如果采用其他功能材料进行复合，获得复合磁电阻材料，将会极大简化磁电阻材料的制备工艺，降低材料的制作成本。
发明内容
本发明的目的是为了进一步提高磁电阻效应，提供一种磁电阻复合材料。
为此，本发明的技术方案是：一种磁电阻复合材料，该磁电阻复合材料由磁致伸缩材料和压阻抗材料进行层状复合而成。
作为本发明之优选，所述磁致伸缩材料与压阻抗材料粘接复合。
作为本发明之优选，所述磁致伸缩材料为稀土超磁致伸缩材料。
作为本发明之进一步优选，所述磁致伸缩材料为Terfenol-D。
作为本发明之进一步优选，所述压阻抗材料为半导体材料。
作为本发明之进一步优选，所述压阻抗材料是纯度为99.9999%的半导体单晶硅。
进一步的，所述的层状复合结构可由一层磁致伸缩材料与压阻抗材料复合，或者也可采用多层磁致伸缩材料与一层压阻抗材料复合。
作为本发明之进一步优选，所述Terfenol-D其组成成分为Tb1-xDyxFe2，其中0.68≤x≤0.73。
本发明技术原理如下：当在磁致伸缩层的长度方向施加一个外磁场时，磁致伸缩层会产生一个形变，这个形变会传递给压阻抗材料，从而给压阻抗材料施加一个应力。利用磁致伸缩材料的磁致伸缩效应和压阻抗材料的应力压阻效应的乘积效应，可得到一个磁电阻效应，实现具有的磁电阻材料。采用本发明制得的磁电阻复合材料具有磁电阻效应好的优点。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图；
图2所示为磁致伸缩材料Terfenol-D的磁致伸缩系数随磁场强度的变化曲线；
图3所示为磁致伸缩/压阻复合磁电阻材料中单晶硅层的电阻率随磁场强度的变化曲线。
其中，1、磁致伸缩层；2、压阻抗材料层；3、502胶水粘接层；4、导电银胶电极。
具体实施方式
参见附图1可知，本实施例包括磁致伸缩层1、压阻抗材料层2、502胶水粘接层3、导电银胶电极4。本实施例选择用磁致伸缩材料Terfenol-D和压阻抗材料单晶硅片做层状复合结构。具体步骤如下：
1、先将Terfenol-D磁致伸缩合金沿<112>晶向切割成12 mm×3 mm×0.5 mm的长条备用；
2、使用激光切片机将<100>晶向的p型单晶硅片切割成15 mm×4 mm的长方形备用；
3、先将Terfenol-D合金和单晶硅片的粘接面用蘸取无水乙醇的脱脂棉擦干净表面；
4、待粘接面无水乙醇挥发干后，采用502胶水将Terfenol-D合金与单晶硅的粘接面粘牢；
5、等粘接面的502胶水完全固化后，在单晶硅片的另一面用室温导电银胶做好两个电极。
图2为Terfenol-D的磁致伸缩系数随磁场强度的变化曲线，Terfenol-D沿<112>方向切割，磁场施加的方向与<112>方向平行，当外加磁场在0 ~ 2000 Oe范围时，Terfenol-D沿<112>方向的磁致伸缩系数随磁场强度的增大而增大；当磁场强度大小超过2000 Oe，Terfenol-D沿<112>方向的磁致伸缩系数基本不变；当磁场强度在0 ~ 2000 Oe范围内时，Terfenol-D的形变主要在长度方向，在大于2000 Oe的磁场范围内，Terfenol-D的形变主要是体积形变。通过控制磁场强度，可以改变Terfenol-D的形变。
图3所示为磁致伸缩/压阻复合磁电阻材料的单晶硅层的电阻率随磁场强度的变化曲线。从图中可以看出，随着磁场强度增大，单晶硅层的电阻率呈增大的趋势。磁场从0kGs增加到4 kGs单晶硅的电阻率由125.26 Ω·m增加到125.43 Ω·m。当磁场强度增大时，Terfenol-D样品的纵向磁致伸缩系数也随之增大。Terfenol-D的纵向应变通过粘接层传递给单晶硅层，导致单晶硅的晶格产生变形，使载流子从一个能谷向另一个能谷散射，引起了载流子迁移率发生变化，扰动了载流子的纵向和横向平均量，最终导致硅的电阻率发生变化。通过这种方式，实现了由磁致伸缩材料和压阻抗材料复合而成的磁电阻复合材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种磁电阻复合材料，其特征在于：该磁电阻复合材料由磁致伸缩材料和压阻抗材料进行层状复合而成。
2.如权利要求1所述的一种磁电阻复合材料，其特征在于：所述磁致伸缩材料与压阻抗材料粘接复合。
3.如权利要求2所述的一种磁电阻复合材料，其特征在于：所述磁致伸缩材料为稀土超磁致伸缩材料。
4.如权利要求3所述的一种磁电阻复合材料，其特征在于：所述磁致伸缩材料为Terfenol-D。
5.如权利要求2所述的一种磁电阻复合材料，其特征在于：所述压阻抗材料为半导体材料。
6.如权利要求5所述的一种磁电阻复合材料，其特征在于：所述压阻抗材料是纯度为99.9999%的半导体单晶硅。
7.如权利要求1所述的一种磁电阻复合材料，其特征在于：所述的层状复合结构可由一层磁致伸缩材料与压阻抗材料复合，或者也可采用多层磁致伸缩材料与一层压阻抗材料复合。
8.如权利要求3所述的一种磁电阻复合材料，其特征在于：所述Terfenol-D其组成成分为Tb1-xDyxFe2，其中0.68≤x≤0.73。
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| US6579612B1 (en) * | 1999-06-24 | 2003-06-17 | International Business Machines Corporation | Magnetostrictive sensor structure |
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| CN102916127A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-02-06 | 浙江师范大学 | 一种高性能磁阻抗复合材料 |
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2018
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