[发明专利]一种宽检测范围的磁传感器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁传感器件。

背景技术

磁传感器件已在无刷电机、齿轮转速检测、过程控制中的无触点开关、定位开关，汽车的安全装置ABS，汽车发动机点火定时，电流电压传感器等领域得到广泛应用，磁传感器件由活性层、电极及保护它们的封装组成。其特点是无触点传感，可靠性高，用以检测电流电压，无插入损耗，且实现输入和输出信号的完全隔离、无过载损坏等，因此在磁性材料及测磁仪器的研究、地磁场图的精确绘制、地质勘探、航海、航空、航天等领域都有十分重要的用途。

目前，磁传感器件中的活性层材料一般都采用硅、锑化铟、砷化铟等半导体材料，元件的尺寸较大，在亚毫米量级。又由于半导体材料的载流子浓度、迁移率等特征参数随温度变化很大，使其电阻率随温度变化很大，导致工作温度受到限制。如果要在更宽的温度范围内工作，必须组合使用多种型号的元件，导致其尺寸加大，也使元件成本大大增加。为克服半导体活性层材料体积大、成本高、制备工艺复杂等缺点，必须寻找一种工作温度宽、体积小、制备简单的替代材料。

磁性薄膜材料中存在反常效应，并且这类材料具有较高的温度稳定性，制备简单，能够克服半导体材料工作温度范围窄、制备工艺复杂的缺点，以这类磁性薄膜为活性层制得的磁传感器件的尺寸将降至亚微米量级。

但是以磁性薄膜作为磁传感器件的活性层时也存在一些问题。一方面，为了尽量减小元器件尺寸，必须降低活性层的厚度。对于一般的磁性薄膜材料，当厚度减小到一定临界值以下时，材料有可能进入超顺磁态，此时磁化强度大大降低，电阻率也随之大大降低，从而有可能使磁传感元件失效；另一方面，作为活性层材料的磁性薄膜一般电阻率较大，导电性差，因此需要更高的输入电压，这在实际应用中增加了功率损耗，降低了元件的使用寿命。可见，必须寻找到一种新型的磁性活性层材料，使得其在厚度为纳米级的情况下仍保持较高的磁性系数、较小的电阻率且具有良好的性能。

发明内容

为了解决传统的半导体磁传感器件体积大、工作温度范围窄、导电性差等问题，本发明公开了一种性能稳定，检测范围宽的磁传感器件。

本发明提供了一种以纳米晶Fe_2.95La_0.05O₃磁性材料作为活性层的磁传感器件，该器件工作温度在2K到500K(即-271℃到227℃)范围内，电阻率在250μΩcm到3500μΩcm范围内。在2K到500K的工作温度范围内，样品的线性度小于千分之二，磁场线性度保持在-7kOe到7kOe范围内。

本发明公开的磁传感器件包括活性层、金属电极层和保护层，活性层为在基片上形成的纳米晶Fe_2.95La_0.05O₃磁性材料，金属电极层与活性层接触，保护层直接覆盖活性层。

优选地，所述的基片是玻璃、石英、单晶硅或单晶砷化镓；

所述的活性层Fe_2.95La_0.05O₃磁性薄膜的薄膜厚度在4～400纳米，优选厚度8～350纳米，最优选10～200纳米；

所述的活性层是“十”字形。活性层的线度在0.3～1微米；所述的金属电极层是钛和金电极层；

所述的保护层是二氧化硅保护层；所述的二氧化硅保护层的厚度为50纳米。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更清楚地理解本发明，下面通过具体实施方式详细描述其技术方案。

下面将通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

本发明的磁传感器件包括活性层、金属电极层和保护层，活性层为在基片上形成的纳米晶Fe_2.95La_0.05O₃磁性材料，金属电极层与活性层接触，保护层直接覆盖活性层。

优选地，所述的基片是玻璃、石英、单晶硅或单晶砷化镓。

所述的活性层Fe_2.95La_0.05O₃磁性薄膜的薄膜厚度在4～400纳米，优选厚度8～350纳米，最优选10～200纳米。

所述的活性层是“十”字形。活性层的线度在0.3～1微米；所述的金属电极层是钛和金电极层。

所述的保护层是二氧化硅保护层；所述的二氧化硅保护层的厚度为50纳米。