[发明专利]一种应变传感器及其制作方法有效

专利信息
申请号: 202010301342.2 申请日: 2020-04-16
公开(公告)号: CN113532257B 公开(公告)日: 2023-06-27
发明(设计)人: 吴伟灿;曾中明;蔡佳林;张黎可;林文魁 申请(专利权)人: 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
主分类号: G01B7/16 分类号: G01B7/16;H10N50/10;H10N50/85;H10N50/01
代理公司: 深圳市铭粤知识产权代理有限公司 44304 代理人: 孙伟峰
地址: 215123 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 应变 传感器 及其 制作方法
【权利要求书】:

1.一种应变传感器,其特征在于,包括柔性衬底及依序层叠设置于所述柔性衬底上的第一电极层、磁隧道结器件和第二电极层;其中,所述磁隧道结器件用于感应向所述应变传感器施加的应变;

其中,所述磁隧道结器件包括依序层叠的反铁磁层、磁性钉扎层、势垒层和磁性自由层;其中,所述磁性自由层的磁矩的方向与自身表面的法线相互垂直,所述磁性钉扎层的磁矩的方向与自身表面的法线相互垂直;

其中,当向所述应变传感器施加的应变时,所述磁性自由层的磁矩的方向在与所述衬底平行的平面内以顺时针方向或以逆时针方向发生改变;

其中,随着所述应变传感器受到逐渐增大的应变,所述磁性自由层的磁矩的方向与所述磁性钉扎层的磁矩的方向之间的夹角从180°减小至90°,所述磁隧道结器件的电阻值依序递减;随着所述应变传感器受到逐渐增大的应变,所述磁性自由层的磁矩的方向与所述磁性钉扎层的磁矩的方向之间的夹角为从0°增大至90°,所述磁隧道结器件的电阻值依序递增。

2.根据权利要求1所述的应变传感器,其特征在于,所述磁性自由层的磁矩的方向与所述磁性钉扎层的磁矩的方向之间的夹角为180°时,所述磁隧道结器件处于第一状态;所述磁性自由层的磁矩的方向与所述磁性钉扎层的磁矩的方向之间的夹角为小于180°且大于90°时,所述磁隧道结器件处于第二状态;所述磁性自由层的磁矩的方向与所述磁性钉扎层的磁矩的方向之间的夹角为90°时,所述磁隧道结器件处于第三状态;其中,所述磁隧道结器件的第一状态的电阻值、第二状态的电阻值、第三状态的电阻值依序递减。

3.根据权利要求1所述的应变传感器,其特征在于,所述磁性自由层的磁矩的方向与所述磁性钉扎层的磁矩的方向之间的夹角为0°时,所述磁隧道结器件处于第四状态;所述磁性自由层的磁矩的方向与所述磁性钉扎层的磁矩的方向之间的夹角为大于0°且小于90°时,所述磁隧道结器件处于第五状态;所述磁性自由层的磁矩的方向与所述磁性钉扎层的磁矩的方向之间的夹角为90°时,所述磁隧道结器件处于第六状态;其中,所述磁隧道结器件的第四状态的电阻值、第五状态的电阻值、第六状态的电阻值依序递增。

4.根据权利要求1至3任一项所述的应变传感器,其特征在于,所述磁性钉扎层与所述磁性自由层为CoFeB、Py、Co、CoFe、FePt、Co/Ni中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的应变传感器,其特征在于,所述势垒层为MgO、Al2O3、TiO2中的一种。

6.根据权利要求5所述的应变传感器,其特征在于,所述磁隧道结器件的形状为圆柱状或椭圆柱状。

7.一种应变传感器的制作方法,其特征在于,所述应变传感器为权利要求1至6任一项所述的应变传感器,所述应变传感器的制作方法包括:

在柔性衬底上形成第一电极层;

在所述第一电极层上依序沉积反铁磁层、磁性钉扎层、势垒层和磁性自由层,以形成磁隧道结材料层;

对所述磁隧道结材料层进行加工,以形成磁隧道结器件;

在所述磁隧道结器件上形成第二电极层,以完成应变传感器。

8.一种应变传感器的制作方法,其特征在于,所述应变传感器为权利要求1至6任一项所述的应变传感器,所述应变传感器的制作方法包括:

在刚性衬底上形成第一电极层;

在所述第一电极层上依序沉积反铁磁层、磁性钉扎层、势垒层和磁性自由层,以形成磁隧道结材料层;

对所述磁隧道结材料层进行加工,以形成磁隧道结器件;

在所述磁隧道结器件上形成第二电极层,以形成初步应变传感器;

对所述刚性衬底进行减薄处理,并将所述初步应变传感器转移至柔性衬底上,以完成应变传感器。

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