磁传感器、磁场测量方法及磁传感器的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磁传感器、磁场测量方法及磁传感器的制备方法，磁传感器包括：衬底层；导电磁敏感层，形成于衬底层上，用于在一测试电流的作用下输出磁场测量信号，磁场测量信号用于表征待测磁场的场强；忆阻材料层，形成于导电磁敏感层上；顶电极层，形成于忆阻材料层上，顶电极层与导电磁敏感层间用于加载一可调的脉冲电压信号；其中，忆阻材料层在不同的脉冲电压信号作用下的阻态不同，且忆阻材料层在不同的脉冲电压信号作用下与导电磁敏感层之间的氧空位注入情况不同。本发明专利技术的磁传感器的量程和工作模式可调，兼具宽量程和高精度的工作特性，能够高效准确地获取待测磁场的场强。能够高效准确地获取待测磁场的场强。能够高效准确地获取待测磁场的场强。

【技术实现步骤摘要】
磁传感器、磁场测量方法及磁传感器的制备方法


[0001]本申请涉及传感器
，特别是涉及一种磁传感器、磁场测量方法及磁传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]磁传感器是对磁场大小变化及进行测量的一种传感器，在不同的应用场景下，对磁传感器的量程需求也有所不同。为了满足不同应用场景的量程需求，需要磁传感器兼具宽量程和高精度的属性，并且能够实现大范围的量程切换或功能切换，而传统的磁传感器难以同时实现上述需求。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要提供一种量程和工作模式可调以兼具宽量程和高精度的工作特性的磁传感器、磁场测量方法及磁传感器的制备方法。
[0004]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种磁传感器，包括：
[0005]衬底层；
[0006]导电磁敏感层，形成于衬底层上，导电磁敏感层用于在一测试电流的作用下输出磁场测量信号，磁场测量信号用于表征待测磁场的场强；
[0007]忆阻材料层，形成于导电磁敏感层上；
[0008]顶电极层，形成于忆阻材料层上，顶电极层与导电磁敏感层间用于加载一可调的脉冲电压信号；
[0009]其中，忆阻材料层在不同的脉冲电压信号作用下的阻态不同，且忆阻材料层在不同的脉冲电压信号作用下与导电磁敏感层之间的氧空位注入情况不同。
[0010]上述磁传感器，利用忆阻材料氧空位迁移的特性，通过在顶电极层和导电磁敏感层间加载脉冲电压信号，控制忆阻材料层与导电磁敏感层间的氧空位注入情况，进而控制磁传感器的工作特性。在不同场景下对磁传感器的量程需求不同时，本申请实施例提供的磁传感器，通过上述结构，可通过施加脉冲电压信号，及时调整磁传感器的量程和工作模式以适应实际需求，同时具备宽量程和高精度的良好工作特性，能够更加高效准确地获取待测磁场的场强。
[0011]在其中一个实施例中，导电磁敏感层、忆阻材料层或顶电极层中的至少一个为霍尔巴结构。
[0012]在其中一个实施例中，当导电磁敏感层为霍尔巴结构时，导电磁敏感层的霍尔巴长轴的两端分别设有测试电流的输入电极，导电磁敏感层的其中一个霍尔巴短轴的两端分别设有磁场测量信号的输出电极。
[0013]在其中一个实施例中，当导电磁敏感层、忆阻材料层和顶电极层均为霍尔巴结构时，忆阻材料层的霍尔巴结构在导电磁敏感层上的投影，以及顶电极层的霍尔巴结构在导电磁敏感层上的投影均落在导电磁敏感层所在区域内。
[0014]在其中一个实施例中，导电磁敏感层为导电磁氧化物材料。
[0015]在其中一个实施例中，忆阻材料层为具有非易失性阻变特性的氧化物材料。
[0016]在其中一个实施例中，顶电极层为导电金属材料。
[0017]在其中一个实施例中，导电磁敏感层的厚度为10nm～20nm，忆阻材料层的厚度为10nm～200nm。
[0018]第二方面，本专利技术还提供一种磁场测量方法，包括：
[0019]将上述第一方面中的任一磁传感器置于待测磁场中；
[0020]在顶电极层与导电磁敏感层间加载脉冲电压信号；
[0021]在导电磁敏感层上施加测试电流；
[0022]测量导电磁敏感层上的磁场测量信号；
[0023]根据磁场测量信号计算待测磁场的场强。
[0024]在其中一个实施例中，在顶电极层与导电磁敏感层间加载脉冲电压信号之前，还包括：
[0025]确定测量待测磁场所需的量程和工作模式；
[0026]根据所需的量程和工作模式，确定脉冲电压信号。
[0027]上述磁场测量方法，基于磁传感器在待测磁场下受到的影响作用，通过在顶电极层与导电磁敏感层间加载单向的脉冲电压电压信号，来调整磁传感器的量程和工作模式。并且，通过在导电磁敏感层上施加测试电压，测量导电磁敏感层上的磁场测量信号的测量方式，根据磁场测量信号计算待测磁场的场强，从而实现了兼具宽量程和高精度的优点以获取待测磁场的场强信息。
[0028]第三方面，本专利技术还提供了一种磁传感器的制备方法，包括：
[0029]提供衬底层；
[0030]在衬底层上形成导电磁敏感层；
[0031]在导电磁敏感层上形成忆阻材料层；
[0032]在忆阻材料层上形成顶电极层。
[0033]上述磁传感器的制备方法，在衬底层上依次形成导电磁敏感层、忆阻材料层和顶电极层，构成上述磁传感器。该磁传感器量程和工作模式可调以兼具宽量程和高精度，且通过该制备方法，在保证磁传感器具备宽量程和高精度的同时，避免了采用多个量程传感器组合的形式带来的兼容性、匹配性和集成性等问题，满足了磁传感器的小型化和集成化的需要。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为一实施例中提供的磁传感器的制备方法的流程图；
[0036]图2为一实施例中提供的磁传感器的结构示意图；
[0037]图3为另一实施例中提供的磁传感器的结构示意图；
[0038]图4为一实施例中提供的磁场测量方法的流程图；
[0039]图5为一实施例中测试电流和磁场测量信号在导电磁敏感层上的信号输入输出示意图；
[0040]图6为一实施例中磁传感器的顶层电极和导电磁敏感层之间加载脉冲电压信号的示意图；
[0041]图7a为一实施例中提供的磁传感器由小量程至大量程的转换过程示意图；
[0042]图7b为一实施例中提供的磁传感器由大量程至小量程的转换过程示意图；
[0043]图8a为一实施例中提供的磁传感器由磁记录模式至磁传感模式的转换过程示意图；
[0044]图8b为一实施例中提供的磁传感器由磁传感模式至磁记录模式的的转换过程示意图。
具体实施方式
[0045]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
[0046]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0047]应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁传感器，其特征在于，包括：衬底层；导电磁敏感层，形成于所述衬底层上，所述导电磁敏感层用于在一测试电流的作用下输出磁场测量信号，所述磁场测量信号用于表征待测磁场的场强；忆阻材料层，形成于所述导电磁敏感层上；顶电极层，形成于所述忆阻材料层上，所述顶电极层与所述导电磁敏感层间用于加载一可调的脉冲电压信号；其中，所述忆阻材料层在不同的所述脉冲电压信号作用下的阻态不同，且所述忆阻材料层在不同的所述脉冲电压信号作用下与所述导电磁敏感层之间的氧空位注入情况不同。2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述导电磁敏感层、所述忆阻材料层或所述顶电极层中的至少一个为霍尔巴结构。3.根据权利要求2所述的磁传感器，其特征在于，当所述导电磁敏感层为霍尔巴结构时，所述导电磁敏感层的霍尔巴长轴的两端分别设有所述测试电流的输入电极，所述导电磁敏感层的其中一个霍尔巴短轴的两端分别设有所述磁场测量信号的输出电极。4.根据权利要求2所述的磁传感器，其特征在于，当所述导电磁敏感层、所述忆阻材料层和所述顶电极层均为所述霍尔巴结构时，所述忆阻材料层的霍尔巴结构在所述导电磁敏感层上的投影，以及所述顶电极层的霍尔巴结构在所述导电磁敏感层上...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，田兵，吕前程，骆柏锋，张佳明，樊小鹏，尹旭，王志明，刘仲，林力，徐振恒，韦杰，谭则杰，林秉章，何毅，钟枚汕，卢星宇，张伟勋，陈仁泽，孙宏棣，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：