[发明专利]具有巨磁阻抗效应的材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能材料，或/和用于磁性传感器的材料及其制备方法，确切讲本发明是一种可在百兆赫兹以下出现明显巨磁阻抗效应的纳米量级材及制备方法。

背景技术

巨磁阻抗效应(GMI)是对通有高频交流电的软磁材料施加一个外磁场，其薄膜的交流阻抗随外磁场发生巨大变化的特征。近些年，随着物联网技术的迅速发展，在汽车电子、机器人技术、生物工程、自动化控制等领域急需一些新型的、小型的、高性能的和响应快的新型磁敏传感器件来监测磁场、速度、转速、位移、扭矩等等。目前使用最为广泛的磁敏传感器为霍尔传感器，但是其弱的输出信号好较差的温度稳定性，使其灵敏度受到较大的限制。而利用各向异性磁电阻效应制备的AMR传感器的输出信号只有2％-4％，其磁场灵敏度小于1％/Oe。近来，利用巨磁电阻效应制备的GMR传感器的信号变化可达80％以上，因此GMR传感器可以获得更高的信号输出，但GMR传感器也有一个缺点是驱动磁场相对而言较高(300Oe以上)，其磁场灵敏度也在1％-2％/Oe。1992年的一些研究发现的巨磁阻抗效应，在弱磁场下具有非常高的灵敏度，其磁场灵敏度达2％-300％/Oe，比AMR和GMR传感器高一个数量级，是霍尔器件的10-100倍。

经文献检索发现，K.Mohri(K.Mohri，T.Uchiyama，L.P.Shen，C.M.Cai，L.V.Panina，Y.Honkura and M.Yamamoto)等在《IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS》(VOL.38，NO.5，pp.3063-3068)上发表了“Amorphous wire and CMOS IC-based sensitive micromagnetic sensors utilizing magnetoimpedance (MI) and stress-impedance (SI) effect”一文，该文提供了一种基于钴基非晶丝的新型巨磁阻抗磁敏传感器，其磁场的测量范围为±3Oe，分辨率为1μOe的数量级，工作频率为1MHz。Hao Yang(Hao Yang，Lei Chen，Chong Lei，Ju Zhang，Ding Li，Zhi-Min Zhou，Chen-Chen Bao，Heng-Yao Hu，Xiang Chen，Feng Cui，Shuang-Xi Zhang，Yong Zhou and Da-Xiang Cui)等在《APPLIED PHYSICS LETTERS》(VOL.97，pp.043702-1)上发表了“Giant magnetoimpedance-based microchannel system for quick and parallel genotyping of human papilloma virus type 16/18”一文，该文提供了一种利用基于GMI效应的微腔系统用于基因标记。

目前，实际使用中常用的具有GMI效应的材料主要是通过热淬急冷的工艺制备的非晶带、非晶丝，或者采用溅射方法制备的软磁薄膜，但是现有技术所制备材料的厚度都达到了亚微米甚至是微米级。由于现有材料较大的厚度，带来了加工集成的诸多不便。目前，还没有发现纳米量级材料在百兆赫兹以下出现明显巨磁阻抗效应的报道。

发明内容

本发明提供一种可在百兆赫兹以下出现明显巨磁阻抗效应的纳米量级材料，同时提供这种材料的制备方法。

本发明所述的具有巨磁阻抗效应的材料的结构是：衬底材料上形成带有均匀孔洞的绝缘层模板，在绝缘层模板的孔洞中有钴或铁或钴铁合金或者其他磁性的材料的纳米线，在绝缘层模板和纳米线的上表面有一层铁镍合金的薄膜，所述的薄膜和纳米线形成一个类似刷子状的结构，所述的基底材料是金属材料，绝缘层模板是电绝缘的金属氧化物或高分子聚合物。本发明的具有巨磁阻抗效应的材料中所用的衬底金属材料可以是铝或钛，其上的绝缘模板是铝或钛的氧化物。

本发明的实施例给出一种具体的具有巨磁阻抗效应的材料，这种材料是以铝片为衬底材料，在铝片的衬底上有带有孔洞的氧化铝层构成的绝缘模板，在氧化铝层的绝缘模板的孔洞中有钴或铁或钴铁合金或者其他磁性材料构成的纳米线，在氧化铝层和纳米线的上表面有一层铁镍合金的薄膜。