[发明专利]一种基于声表面波和磁扭矩效应的磁传感器及制备方法

说明书

一种基于声表面波和磁扭矩效应的磁传感器及其制备方法，包括固定底座、声表面波发生结构、悬臂梁结构和磁铁；悬臂梁结构的一端设置在固定底座的顶部，磁铁设置在悬臂梁结构的另一端；声表面波发生结构设置在悬臂梁结构表面；本发明的声表面波磁传感器通过引入扭矩效应，放大了磁场对声表面波中心频率的影响，有效的提高了声表面波磁传感器的灵敏度。这种新的声表面波磁传感器不仅使磁传感器的灵敏度提高近十倍，而且不需要额外的直流偏置磁场，这就使传感器的结构更加简单，而且减少了损耗。

技术领域

本发明属于磁传感器技术领域，特别涉及一种基于声表面波和磁扭矩效应的磁传感器 及制备方法。

背景技术

随着物联网的发展，高灵敏度，低损耗的磁传感器在各种场合越来越亟需。基于声波的磁传感器为高灵敏度磁传感器的发展提供了一种可行的路径。目前，基于声波的磁传感器分为两大类，一类是声表面波磁传感器，另一类是基于体声波的磁传感器。基于体声波的磁传感器由于在工艺上需要深硅刻蚀工艺，增加了生产制造的难度和成本。当频率小于2GHz时，声表面波磁传感器由于工艺简单，性能良好，受到了广泛研究。但是，目 前的声表面波磁传感器的灵敏度还远远低于体声波磁传感器的灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于声表面波和磁扭矩效应的磁传感器及制备方法，以 解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于声表面波和磁扭矩效应的磁传感器，包括固定底座、声表面波发生结构、悬 臂梁结构和磁铁；悬臂梁结构的一端设置在固定底座的顶部，磁铁设置在悬臂梁结构的另 一端；声表面波发生结构设置在悬臂梁结构表面；

声表面波发生结构包括叉指电极和压电材料；压电材料设置在悬臂梁结构表面，若干 叉指电极设置在压电材料上。

进一步的，压电材料为压电单晶或者压电薄膜，压电材料是LiNbO₃、LiTaO₃,、ST-quar,、 PZT、ZnO或AlN中的一种。

进一步的，声表面波发生结构是单端口或者延迟线结构。

进一步的，叉指电极是由电极薄膜和粘附层组成，电极薄膜位于粘附层上面；电极薄 膜为Au、Al、Pt或Cu中的一种；粘附层为Ta或Cr中的一种。

进一步的，悬臂梁的材料是铜箔或不锈钢箔中的一种。

进一步的，磁铁的数量由多块组成；磁铁的堆放是平行或者位于悬臂梁的上下表面； 磁铁是铁氧体磁铁、铷铁硼磁铁、铝镍钴磁铁、钐钴磁铁或金属合金磁铁中的一种。

进一步的，一种基于声表面波和磁扭矩效应的磁传感器的制备方法，包括以下步骤：

1)压电单晶或者压电薄膜衬底的预处理：用乙醇、丙酮、分别依次清洗，烘干备用；

2)定义叉指电极图案：在压电材料上旋涂光刻胶，曝光，然后沉积电极粘附层和电极层，最后剥离获得叉指电极图案。

3)将声表面波发生结构粘结在悬臂梁结构上，固化。

4)将磁铁置于悬臂梁的自由端。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明的声表面波磁传感器通过引入扭矩效应，放大了磁场对声表面波中心频率的 影响，有效的提高了声表面波磁传感器的灵敏度。这种新的声表面波磁传感器不仅使磁传 感器的灵敏度提高近十倍，而且不需要额外的直流偏置磁场，这就使传感器的结构更加简 单，而且减少了损耗。

附图说明

图1为本发明结构图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：