【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于旨在感测外部磁场的磁传感器的磁阻元件。更具体地，本专利技术涉及包括感测层且具有高平面外灵敏度的磁阻元件。本专利技术进一步涉及用于沿基本上垂直于感测层的平面的轴线测量外部磁场的磁阻元件。
技术介绍
1、磁阻元件通常包括具有参考磁化(或称作基准磁化)的参考层(或称作基准层)和具有自由感测磁化的感测层。在参考层21与感测层之间夹置有隧道势垒层。
2、这种磁阻元件可用于感测外部磁场的平面外分量。为了使磁阻元件以高平面外灵敏度感测外部磁场，其必须具有高隧道磁阻(tmr)值、小尺寸(直径)、厚感测层以及低感测磁化。
3、厚感测层(>100纳米)的实施导致磁阻元件的制造过程变得困难。例如，制造过程可能需要长的蚀刻时间、再沉积、缩短等。可以通过改变包括若干个磁阻元件的传感器的布局来至少部分地克服那些困难。然而，这导致每(或单位)传感器面积的磁阻元件密度的降低。
4、本申请人的专利申请ep20315489.3(尚未公布)公开了包括具有固定参考磁化的参考层、具有自由感测磁化的感测层以及隧道势垒层的磁阻元件。磁阻元件被配置为测量基本上垂直于层的平面定向的外部磁场。参考磁化基本上垂直于参考层的平面定向。在没有外部磁场的情况下，感测磁化包括涡旋配置。涡旋配置基本上平行于感测层的平面，并且具有沿着基本上垂直于感测层的平面的平面外轴线的涡旋芯磁化方向。感测层的厚度大于50纳米。
5、文献ep2320489a1公开了一种能够执行多值记录的自旋阀元件，其包括具有不同矫顽性的一对铁磁层，所述一
6、文献wo213180277公开了一种振荡器，通过使用磁涡旋结构和层间交换耦合，该振荡器提供能够实现高频振荡的功能、高q值和高热稳定性。该振荡器设有：固定层，其包括具有在中心部分竖直磁化的磁涡旋结构的固定磁化磁体；非磁性层，其包括层压在固定层上的非磁性体；自由层，其层压在非磁性层上并且具有在平面方向上可旋转地移动的竖直磁化，所述自由层包括具有在中心部分竖直磁化的圆形或规则多边形平面配置的磁涡旋结构的强磁体；以及电流供应单元，其用于发送电流通过各层。
7、文献ep3862769公开了一种磁阻传感器元件，其包括：具有钉扎(或称作钉式)参考磁化的参考层、具有自由感测磁化的感测层以及隧道势垒层，所述自由感测磁化包括可根据待测量的外部磁场可逆地移动的稳定涡旋配置。感测层包括与隧道势垒层接触的第一铁磁感测部分和与第一铁磁感测部分接触的第二铁磁感测部分。第二铁磁感测部分包括稀释元素，所述稀释元素的比例使得感测层的磁化率的温度依赖性基本上补偿磁阻传感器元件的隧道磁阻的温度依赖性。
技术实现思路
1、本公开的目的是通过在具有涡旋配置的磁阻元件的感测层上引入垂直磁各向异性(pma)来改善磁阻元件的灵敏度。
2、本公开涉及一种磁阻元件，其包括：具有平面外定向的参考磁化的参考层；具有感测磁化的感测层，所述感测磁化包括在存在外部磁场的情况下稳定的涡旋配置，当外部磁场在平面外方向上变化时，所述感测磁化可相对于参考磁化在平面外方向上可逆地移动；以及在参考层与感测层之间的隧道势垒层。感测层具有小于200纳米(nm)的厚度。感测层包括铁磁材料，所述铁磁材料被配置成使得感测磁化在300和1400emu/cm3之间，并且使得感测层具有大于1koe(79.6×103a/m)的垂直磁各向异性场。
3、在存在任何方向上具有大于或等于2.5koe的幅值的外部场的情况下，涡旋配置被保持。
4、磁阻元件可用于测量在垂直于平面外方向的方向上(即，在基本上垂直于感测层的平面的方向上)定向的外部磁场。
5、本公开进一步涉及包括多个所述磁阻元件的磁阻传感器。所述磁阻传感器可以布置在惠斯通电路中。所述磁阻传感器具有大于1mv/v/mt的平面外灵敏度。
6、所公开的磁阻元件克服了已知磁阻元件的缺陷和局限性，同时保持了高水平的平面外灵敏度。
7、这些以及其他优点将从下面的描述中显而易见。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.磁阻元件，包括：
2.根据权利要求1所述的磁阻元件，其中，所述感测层(23)包括软铁磁材料和被配置为增强所述垂直磁各向异性场(HPMA)的增强材料。
3.根据权利要求2所述的磁阻元件，其中，所述软铁磁材料包括NiFe、CoFe或CoFeB合金。
4.根据权利要求2或3所述的磁阻元件，其中，所述增强材料包括叠层，所述叠层包括以下各项中的任一个：(Co/Pt)n、(Co/Pd)n、(Co/Au)n、(Co/Fe)n、(CoCr/Pt)n、(NiFe/Cu)n或(Co/Cu)n，其中n为多层的数量，并且n在大约10和100之间。
5.根据权利要求2或3所述的磁阻元件，其中，所述增强材料包括在所述软铁磁材料内的氧化物嵌入件(232)。
6.根据权利要求5所述的磁阻元件，其中，所述氧化物嵌入件包括一个连续层(232)或多个连续层(232)。
7.根据权利要求5所述的磁阻元件，其中，所述氧化物嵌入件包括多个团簇(232)。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的磁阻元件，其中，所述氧化物嵌入件包括MgO。
9.根据权利要求4或6所述的磁阻元件，其中，所述增强材料具有在0.1纳米和2纳米之间的厚度。
10.根据权利要求1所述的磁阻元件，其中，所述感测层(23)包括层压结构，该层压结构包括(NiFe/Ni)n、(Ni/Co)n或(NiFe/Co)n中的一个，其中n为层的数量，并且n在大约10和100之间。
11.根据权利要求1所述的磁阻元件，其中，所述铁磁材料包括赫斯勒合金。
12.根据权利要求11所述的磁阻元件，其中，所述铁磁材料包括含锰合金。
13.根据权利要求12所述的磁阻元件，其中，所述铁磁材料包括NiMnGa、CoMnGa、FeMnGa、CoFeSi、CoMnSi、NiMnSb、CoMnSb或CoMnAl合金。
14.根据权利要求11所述的磁阻元件，其中，所述铁磁材料包括Co2FeAl、MnAs、MnSb、CoTb、NdCo5或SmCo5合金。
15.一种磁阻传感器，其包括多个根据权利要求1至15中的任一项所述的磁阻元件(2)。
16.根据权利要求15所述的磁阻传感器，其布置在惠斯通电路中，并且包括大于1mV/V/mT的平面外灵敏度。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.磁阻元件，包括：
2.根据权利要求1所述的磁阻元件，其中，所述感测层(23)包括软铁磁材料和被配置为增强所述垂直磁各向异性场(hpma)的增强材料。
3.根据权利要求2所述的磁阻元件，其中，所述软铁磁材料包括nife、cofe或cofeb合金。
4.根据权利要求2或3所述的磁阻元件，其中，所述增强材料包括叠层，所述叠层包括以下各项中的任一个：(co/pt)n、(co/pd)n、(co/au)n、(co/fe)n、(cocr/pt)n、(nife/cu)n或(co/cu)n，其中n为多层的数量，并且n在大约10和100之间。
5.根据权利要求2或3所述的磁阻元件，其中，所述增强材料包括在所述软铁磁材料内的氧化物嵌入件(232)。
6.根据权利要求5所述的磁阻元件，其中，所述氧化物嵌入件包括一个连续层(232)或多个连续层(232)。
7.根据权利要求5所述的磁阻元件，其中，所述氧化物嵌入件包括多个团簇(232)。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的磁阻元件，其中，所述氧化物嵌入件包括mgo。
9.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：N·斯特列尔科夫，A·蒂莫菲夫，L·屈谢，
申请(专利权)人：阿莱戈微系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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