[发明专利]测量温度的方法、电路、温度传感器、器件及其制造方法

说明书

本公开公开一种基于磁性隧道结测量温度的方法、磁性隧道结器件、磁性隧道结测温电路、温度传感器、磁性隧道结器件的制造方法。该方法包括在所述自由层与导电层之间施加连续的方波电压，所述方波电压的高电平产生用以削弱所述自由层中的退磁场和各向异性场的电场调控的磁各向异性效应；在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值；统计所述电阻值呈现低阻态的几率；根据预先确定的电阻值呈现低阻态的几率与温度的函数关系确定当前的温度。应用该方法可实现温度的精确测量。

技术领域

本公开涉及基于磁性隧道结的温度测量技术领域，更具体地，涉及一种基于磁性隧道结测量温度的方法、磁性隧道结器件、磁性隧道结测温电路、温度传感器、磁性隧道结器件的制造方法。

背景技术

传统的磁性隧道结温度传感器包括固定层、阻挡层和自由层。固定层与自由层之间的电阻受温度的影响。现有的利用磁性隧道结温度传感器件测量温度的方式是测量磁性隧道结的结电阻值并基于该结电阻值与温度的函数关系确定当前的温度。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种利用磁性隧道结测量温度的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种基于磁性隧道结器件测量温度的方法，所述磁性隧道结器件依次包括：固定层、第一阻挡层、自由层、第二阻挡层和导电层；所述方法包括以下步骤：在所述自由层与导电层之间施加连续的方波电压，所述方波电压的高电平产生用以削弱所述自由层中的退磁场和各向异性场的电场调控的磁各向异性(VCMA)效应；在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值；统计所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率，其中所述电阻值呈现低阻态和高阻态的几率相加为1；根据预先确定的电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的函数关系确定当前的温度。

可选地，在所述测量固定层与自由层之间的电阻值之前，还包括在不同的环境温度情况下执行以下步骤：在所述自由层与导电层之间施加所述连续的方波电压；在所述方波电压的低电平期间，测量固定层与自由层之间的电阻值；统计所述电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系。

可选地，所述固定层的磁场方向垂直于所述固定层层平面；述自由层的磁场方向可在垂直于所述自由层层平面的两个方向切换；所述方波电压的高电平所产生的VCMA效应所产生的附加的磁场强度垂直于所述自由层的层平面。

根据本公开的第二方面，提供一种磁性隧道结器件，包括磁性隧道结堆叠件、第一电极、第二电极、第三电极；所述磁性隧道结堆叠件包括依次相邻的固定层、第一阻挡层、自由层、第二阻挡层和导电层，所述固定层连接第一电极、所述自由层连接第二电极、所述导电层连接第三电极。

可选地，所述第一电极与第二电极用以连接电阻测量电路；所述第二电极与第三电极用以连接方波驱动电路。

可选地，所述固定层的磁场方向垂直于所述固定层层平面；所述自由层的磁场方向可在垂直于所述自由层层平面的两个方向切换。

可选地，所述第一阻挡层的厚度d1的取值为：1.1nm≤d1≤1.3nm。

可选地，所述第二挡层的厚度d2的取值为：1nm≤d1≤3nm。

根据本公开的第三方面，提供一种磁性隧道结测温电路，包括根据本公开第二方面的磁性隧道结器件、电阻测量电路、方波驱动电路；所述方波驱动电路与所述第二电极和第三电极连接；所述方波驱动电路输出的高电平用以产生电场调控的磁各向异性(VCMA)效应，所述电场调控的磁各向异性(VCMA)效应用以削弱或抵消所述自由层中的退磁场和各向异性场；所述电阻测量电路与所述第一电极和第二电极连接；所述电阻测量电路用以在所述方波电压的低电平器件测量第一电极与第二电极之间的电阻值。

可选地，还包括计算电路；所述计算电路用以从所述电阻测量电路连续获取所述电阻值，并根据预先确定的电阻值呈现低阻态或高阻态的几率与温度的对应关系确定当前的环境温度。