[实用新型]一种基于电隔离隧道磁阻敏感元件的氢气传感器

权利要求书

1.一种基于电隔离隧道磁阻敏感元件的氢气传感器，其特征在于，包括：

位于X-Y平面的衬底，位于所述衬底上的隧道磁阻传感器以及位于所述隧道磁阻传感器上的氢敏感层，所述氢敏感层和所述隧道磁阻传感器之间相互电隔离，所述氢敏感层包含[钯金属层/铁磁层]n的多层薄膜结构，其中，n为大于或等于1的整数；

所述钯金属层用于吸附空气中的氢气以引起所述铁磁层的各向异性磁场在X-Z平面内X轴方向的偏转角的变化，所述隧道磁阻传感器用于感测所述氢敏感层的磁场信号并根据该磁场信号确定氢气浓度信息。

2.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，还包括：非氢敏感层，所述非氢敏感层位于所述隧道磁阻传感器上，所述氢敏感层、所述非氢敏感层和所述隧道磁阻传感器之间相互电隔离；

所述非氢敏感层为[非钯金属层/铁磁层]n的多层薄膜结构，或者，所述非氢敏感层包括[钯金属层/铁磁层]n的多层薄膜结构以及覆盖该多层薄膜结构的钝化层。

3.根据权利要求2所述的氢气传感器，其特征在于，所述隧道磁阻传感器为参考桥式传感器，所述隧道磁阻传感器包括敏感桥臂和参考桥臂，所述敏感桥臂包括敏感磁电阻传感单元串，所述参考桥臂包括参考磁电阻传感单元串，所述敏感磁电阻传感单元串和所述参考磁电阻传感单元串的磁场敏感方向同为X轴方向；

所述氢敏感层和所述非氢敏感层均为长条形形状，该长条形的长轴为Y轴方向，该长条形的短轴为X轴方向；

在X-Y平面，所述敏感磁电阻传感单元串的正投影位于所述氢敏感层的长条形内的Y轴中心线上，和/或，所述敏感磁电阻传感单元串的正投影位于所述氢敏感层的长条形内的Y轴中心线的两侧的相同位置；在X-Y平面，所述参考磁电阻传感单元串的正投影位于所述非氢敏感层的长条形内的Y轴中心线上，和/或，所述参考磁电阻传感单元串的正投影位于所述非氢敏感层的长条形内的Y轴中心线的两侧的相同位置；其中，所述敏感磁电阻传感单元串和所述参考磁电阻传感单元串的设置方式相同；

所述氢敏感层和所述敏感桥臂磁耦合并与所述参考桥臂磁隔离，所述非氢敏感层与所述敏感桥臂磁隔离并与所述参考桥臂磁耦合。

4.根据权利要求1所述的氢气传感器，其特征在于，所述氢敏感层包括：同层电隔离设置的推氢敏感层和挽氢敏感层，所述推氢敏感层在没有外加磁场时具有正X轴方向的磁矩，所述挽氢敏感层在没有外加磁场时具有负X轴方向的磁矩；

所述推氢敏感层的正X轴方向磁矩和所述挽氢敏感层的负X轴方向磁矩的写入方法包括：激光热磁写入、写磁头写入、写入线圈写入和永磁块写入中的任意一种写入方式；

所述写入线圈位于所述衬底和所述氢敏感层之间，其中，所述写入线圈包括沿所述推氢敏感层的Y轴中心线方向且具有正Y轴电流方向的第一写入导线和沿所述挽氢敏感层的Y轴中心线方向且具有负Y轴电流方向的第二写入导线；

所述永磁块具有条形形状以及所述永磁块位于所述衬底的背离所述氢敏感层的一侧表面，所述永磁块具有Z轴方向的磁化方向，所述推氢敏感层和所述挽氢敏感层分别位于所述永磁块的Z轴中心线两侧区域且该两侧区域具有对称相反的X轴方向磁场分量。

5.根据权利要求4所述的氢气传感器，其特征在于，还包括：位于所述氢敏感层上的磁屏蔽层，所述磁屏蔽层包括至少一个通孔，所述推氢敏感层的钯金属层和所述挽氢敏感层的钯金属层通过所述至少一个通孔与空气直接接触。