[发明专利]基于磁温差电效应的传感器元件及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种基于磁温差电效应的传感器元件及其实现方法。

背景技术

磁性传感器广泛应用于空间定位和定向、自动监测和控制、信息存储等诸多技术领域，其中的磁性传感元件是关键的部分、决定着磁性传感器的性能和用途。

从原理上，磁性传感元件可以分为利用法拉第（Faraday）磁感应、各向异性磁电阻（AMR：anisotropy magneto-resistance）效应、霍耳（Hall）效应、巨磁电阻（GMR：giant magneto-resistance）效应、隧道磁电阻（TMR：tunnel giant magneto-resistance）效应等不同类型。特别是基于GMR和TMR效应的传感器，因为它们的高灵敏度、适用于超大容量的信息存储，受到各国相关领域技术人员的重视。近年来，为满足日益增长的存储密度需求，超高灵敏度的磁电阻元件一直处于你追我赶的开发竞争状态，而研究开发的重点是通过寻找发现更合适的材料、更合适的多层结构和更合适的制造工艺，提高元件的灵敏度和运行的稳定性。

现有技术中WO/2012/093587（CO2FE-BASED HEUSLER ALLOY AND SPINTRONIC DEVICE USING SAME）提出了通过采用Heusler合金、获得最高MR比和高输出信号的CPP-GMR元件；WO/2011/103437（A HIGH GMR STRUCTURE WITH LOW DRIVE FIELDS）提出具有铁磁交换耦合、显示巨磁电阻(GMR)的多周期结构元件；WO/2011/007767（METHOD FOR PRODUCING MAGNETORESISTIVE EFFECT ELEMENT,MAGNETIC SENSOR,ROTATION-ANGLE DETECTION DEVICE）公开了一种既能调控固定铁磁膜层的磁化取向又能简化GMR膜制备工艺的方法；Application Number2009280406（METHOD OF MANUFACTURING TMR READ HEAD,AND TMR LAMINATED BODY）公开了得到高MR比的TMR读出磁头的方法；Application Number 2009202412（TUNNEL JUNCTION TYPE MAGNETORESISTIVE HEAD AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME）介绍了获得在面电阻ＲＡ小于1.0Ωμm²的区域MR比退化小的TMR磁头的方法；WO/2008/142748（MAGNETIC HEAD FOR MAGNETIC DISK APPARATUS）发明了一种用在硬盘（HDD）装置中、含有TMR元件或CPP-GMR元件、信号传送性能优异的读出磁头；WO/2010/050125（CPP-GMR ELEMENT,TMR ELEMENT,AND MAGNETIC RECORDING/REPRODUCTION DEVICE）通过采用结晶磁各向异性能达2×108erg/cm³的L₁₀Mn₅₀Ir₅₀薄膜作为反铁磁性层，能够保证即使尺寸小到5nm，元件的稳定性也能达到天文数字的1.2×10⁴⁹年。

虽然基于GMR或TMR效应传感器能够暂时满足近期存储密度技术发展的要求，但这两类传感器元件都是由不同性能薄膜叠加而形成的多层结构（比如，见专利WO/2010/050125；WO/2002/078021；Application Number 06000077；Application Number 10011433），不仅对薄膜材料的性能有特殊的要求，元件的制备工艺也复杂；另外，还要求磁头的尺寸进一步减小。受这些关键因素的综合限制，元件性能提高的难度越来越大。

因此，为解决上述技术问题，基于新物理效应的磁性传感器元件的研究开发成为该领域技术发展的新方向。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于磁温差电效应的传感器元件及其实现方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：