[发明专利]一种开关场区域可调的巨磁电阻磁双极性开关传感器

权利要求书

1.一种开关场区域可调的巨磁电阻磁双极性开关传感器，其特征在于：包括基片、上下电极、传感单元薄膜和导电薄膜；

所述上下电极分别制备于基片的上下两面且不与传感单元薄膜和导电薄膜接触，作为对基片施加电压的电极；

所述传感单元薄膜为巨磁电阻薄膜共计n个，n个传感单元薄膜通过n-1个导电薄膜沿传感单元薄膜的长轴方向依次串联设置于基片的一面；巨磁电阻薄膜由从下至上依次堆叠的铁磁层1/隔离层/铁磁层2/超薄金属层/铁磁层3/反铁磁层构成；在传感单元薄膜沉积过程中沿传感单元薄膜的长轴方向加上外磁场H，用于人工反铁磁结构中交换偏置场的形成，使铁磁层2的磁矩固定，n＞0；

所述导电薄膜共计n-1个，n-1个导电薄膜将n个传感单元薄膜沿传感单元薄膜的长轴方向依次串联设置于基片的一面，且导电薄膜不具有磁性，作为传感单元薄膜间的连接导线；

所述基片采用不对称残余应变材料，具有在正或负极性电压脉冲作用后在铁磁层1中产生无需电场维持的残余磁弹耦合能，而在另一极性电压脉冲作用后可去除铁磁层1中的残余磁弹耦合能恢复到最初状态。

2.如权利要求1所述开关场区域可调的巨磁电阻磁双极性开关传感器，其特征在于：所述传感单元薄膜和导电薄膜的布局图形为折线型。

3.如权利要求1所述开关场区域可调的巨磁电阻磁双极性开关传感器，其特征在于：所述基片采用的材料为离子掺杂的PMN-PT或离子掺杂的PZN-PT。

4.如权利要求1所述开关场区域可调的巨磁电阻磁双极性开关传感器，其特征在于：

通过上下电极对基片施加正或负极性电压脉冲，对铁磁层1引入无需电场维持的残余磁弹耦合能，改变巨磁电阻薄膜中铁磁层1的饱和场，将初始开关场Bop1和Brp1改变到Bop2和Brp2；而后，再施加另一极性电压脉冲去除铁磁层1中的残余磁弹耦合能，恢复到初始状态的开关场Bop1和Brp1；以此实现在同一巨磁电阻双极性开关传感器获得不同对称型的开关场区域。

5.如权利要求4所述开关场区域可调的巨磁电阻磁双极性开关传感器，其特征在于：

所述对称型的开关场区域调整具体为：

在基片上施加正或负极性的脉冲电压，使该脉冲去除后在基片上存在残余应变，该残余应变对铁磁层1引入无需电场维持的残余磁弹耦合能，使铁磁层1的初始磁矩偏离原水平方向，使得铁磁层1的饱和场增大产生效果1，或者产生的残余磁弹耦合能使铁磁层1初始磁矩方向不改变但矫顽场增大，进而增大饱和场产生效果2；其中残余磁弹耦合能产生的是效果1还是效果2取决于残余磁弹耦合能正、负及铁磁层1磁滞伸缩系数的正、负；

当磁弹耦合能与铁磁层磁滞伸缩系数的乘积为正时，产生效果2，而当磁弹耦合能与铁磁层磁滞伸缩系数的乘积为负时，产生效果1；由于饱和场的增加使得该巨磁电阻磁双极性开关传感器的开关场相应改变增加为Bop2和Brp2；

如果需要将巨磁电阻磁双极性开关的开关场区域由Bop2和Brp2恢复为Bop1和Brp1，则需在具有残余应变的基片上施加另一极性的脉冲电压，去除残余应变即可。

6.如权利要求1所述开关场区域可调的巨磁电阻磁双极性开关传感器，其特征在于：

初始开关场为Bop1和Brp1，残余磁弹耦合能作用下改变的开关场为Bop2和Brp2，通过基片上正、负电压脉冲对有、无残余磁弹耦合能的调控，实现Bop1、Brp1、Bop2和Brp2的不对称排列组合开关场|B_op|≠|B_rp|的磁双极开关，当|B_op|≠|B_rp|时为不对称型开关场区域。