CN104600193B - 超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件 - Google Patents
超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104600193B CN104600193B CN201510052492.3A CN201510052492A CN104600193B CN 104600193 B CN104600193 B CN 104600193B CN 201510052492 A CN201510052492 A CN 201510052492A CN 104600193 B CN104600193 B CN 104600193B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- film material
- superelevation
- layers
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
本发明提供一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件，所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料包括：第一Ta层，所述第一Ta层上方设置有CoxFey层，所述CoxFey层上方设置有金属氧化层，所述金属氧化层上方设置有第二Ta层，其中，0＜x＜100，x为整数，0＜y＜100，y为整数。本发明通过设置第一Ta层、CoxFey层、金属氧化层和第二Ta层，易于界面轨道杂化调控各向异性场；又由于CoxFey层中的Co和Fe原子比例可调，可进一步调控各向异性场，从而有效提高反常霍尔灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及磁性薄膜材料技术领域，特别是指一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件。
背景技术
近年来，基于霍尔效应的传感器目前已在多个领域获得了广泛的应用。在霍尔传感器中，使用最多的是半导体材料。但是，半导体霍尔元件灵敏度偏低、对信号的响应速度慢、差的抗温度扰动性、成本高以及污染大，如砷等剧毒元素等缺点限制了它的应用范围。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件，能够提高反常霍尔灵敏度。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料包括：第一Ta层，所述第一Ta层上方设置有CoxFey层，所述CoxFey层上方设置有金属氧化层，所述金属氧化层上方设置有第二Ta层，其中，0＜x＜100，x为整数，0＜y＜100，y为整数。
优选的，所述CoxFey层为CoFe层。
优选的，y＝100-x。
优选的，所述金属氧化层为MgO层或HfO2层。
优选的，所述第一Ta层的厚度为所述CoxFey层的厚度为所述金属氧化层的厚度为所述第二层的厚度为
优选的，所述第一Ta层的厚度为所述CoxFey层的厚度为所述金属氧化层的厚度为所述第二层的厚度为
优选的，所述第一Ta层的厚度为所述CoxFey层的厚度为所述金属氧化层的厚度为所述第二层的厚度为
本发明还提供一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制备方法，所述方法包括：
在平行于制备基片的方向上添加150Oe至250Oe的磁场；
在真空度为1×10-5Pa至6×10-5Pa，溅射时稀有气体压力为0.2Pa至0.7Pa的条件依次沉积第一Ta层、CoxFey层、金属氧化层和第二Ta层；
在薄膜材料沉积完成前，对制备基片进行反溅；
对沉积后的薄膜材料进行真空磁场热处理,退火炉本底真空度为2×10-5Pa至6×10-5Pa，退火温度150℃至300℃，退火时间为10分钟至2小时，退火场为500Oe至1000Oe，得到所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料。
优选的，所述方法还包括：
利用光刻技术把超高反常霍尔灵敏度薄膜材料加工成宽度为10μm至100μm、长度为100μm至200μm的切块，并沉积Au电极或Ta电极。
本发明还提供一种磁传感器，所述磁传感器采用所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制作而成。
本发明还提供一种磁传感元件，所述磁传感元件采用所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制作而成。本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过设置第一Ta层、CoxFey层、金属氧化层和第二Ta层，易于界面轨道杂化调控各向异性场；又由于CoxFey层中的Co和Fe原子比例可调，可进一步调控各向异性场，从而有效提高反常霍尔灵敏度。
附图说明
图1为本发明实施例的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料结构图；
图2为本发明实施例的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料反常霍尔灵敏度曲线图；
图3为本发明实施例的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制备方法流程图；
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明的实施例一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料包括：第一Ta层1，所述第一Ta层1上方设置有CoxFey层2，所述CoxFey层2上方设置有金属氧化层3，所述金属氧化层3上方设置有第二Ta层4，其中，0＜x＜100，x为整数，0＜y＜100，y为整数。
优选的，所述CoxFey层4为CoFe层。
优选的，y＝100-x。
优选的，所述金属氧化层3为MgO层或HfO2层。
优选的，所述第一Ta层1的厚度为所述CoxFey层2的厚度为 所述金属氧化层3的厚度为所述第二层4的厚度为
优选的，所述第一Ta层1的厚度为所述CoxFey层2的厚度为所述金属氧化层3的厚度为所述第二层4的厚度为
优选的，所述第一Ta层1的厚度为所述CoxFey层2的厚度为所述金属氧化层3的厚度为所述第二层4的厚度为
本发明的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，通过设置第一Ta层、CoxFey层、金属氧化层和第二Ta层，易于界面轨道杂化调控各向异性场；又由于CoxFey层中的Co和Fe原子比例可调，可进一步调控各向异性场，从而有效提高反常霍尔灵敏度。
如图2所示，为本发明实施例的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料反常霍尔灵敏度曲线图，图中，S表示曲线线性部分的斜率，从图中可以看出超高反常霍尔灵敏度薄膜材料的反常霍尔灵敏度明显提高，反常霍尔效应输出曲线具有非常好的线性度。更重要的，其高达44761Ω/T的灵敏度比常用的半导体霍尔器件的灵敏度高出了44倍以上，显示出了其在磁传器等领域巨大的应用潜力。
实施例一
一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料包括：第一Ta层1，所述第一Ta层1上方设置有CoxFey层2，所述CoxFey层2上方设置有金属氧化层3，所述金属氧化层3上方设置有第二Ta层4，所述第一Ta层1的厚度为所述CoxFey层2的厚度为所述金属氧化层3的厚度为所述第二Ta层4的厚度为
实施例二
一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料包括：第一Ta层1，所述第一Ta层1上方设置有CoxFey层2，所述CoxFey层2上方设置有金属氧化层3，所述金属氧化层3上方设置有第二Ta层4，所述第一Ta层1的厚度为所述CoxFey层2的厚度为所述金属氧化层3的厚度为所述第二Ta层4的厚度为
实施例三
一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料包括：第一Ta层，所述第一Ta层上方设置有CoxFey层，所述CoxFey层上方设置有MgO层，所述金属氧化层上方设置有第二Ta层，所述第一Ta层的厚度为所述CoxFey层的厚度为所述MgO层的厚度为所述第二Ta层的厚度为
实施例四
一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料包括：第一Ta层，所述第一Ta层上方设置有CoxFey层，所述CoxFey层上方设置有HfO2层，所述金属氧化层上方设置有第二Ta层，所述第一Ta层的厚度为所述CoxFey层的厚度为所述HfO2层的厚度为所述第二Ta层的厚度为
本发明还提供一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制备方法，所述方法包括：
步骤301：在平行于制备基片的方向上添加150Oe至250Oe的磁场。
步骤302：在真空度为1×10-5Pa至6×10-5Pa，溅射时稀有气体压力为0.2Pa至0.7Pa的条件依次沉积第一Ta层、CoxFey层、金属氧化层和第二Ta层。
步骤303：在薄膜材料沉积完成前，对制备基片进行反溅。
步骤304：对沉积后的薄膜材料进行真空磁场热处理,退火炉本底真空度为2×10- 5Pa至6×10-5Pa，退火温度150℃至300℃，退火时间为10分钟至2小时，退火场为500Oe至1000Oe，得到所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料。
优选的，所述方法还包括：
利用光刻技术把超高反常霍尔灵敏度薄膜材料加工成宽度为10μm至100μm、长度为100μm至200μm的切块，并沉积Au电极或Ta电极。
本发明还提供一种磁传感器，所述磁传感器采用所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制作而成。
本发明还提供一种磁传感元件，所述磁传感元件采用所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制作而成。本发明的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件，该结构材料具有很高的反常霍尔灵敏度。该方法主要优点是材料结构设计简单，反常霍尔灵敏度提高明显，同时克服了以往材料体系工艺中各向异性场不易控制，反常霍尔灵敏度提高不明显的缺陷，因此，该材料可以用于制作反常霍尔磁传感元器及元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，其特征在于，所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料包括：第一Ta层，所述第一Ta层上方设置有CoxFey层，所述CoxFey层上方设置有金属氧化层，所述金属氧化层上方设置有第二Ta层，其中，0＜x＜100，x为整数，0＜y＜100，y为整数。
2.根据权利要求1所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，其特征在于，所述CoxFey层为CoFe层。
3.根据权利要求1所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，其特征在于，y＝100-x。
4.根据权利要求1所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，其特征在于，所述金属氧化层为MgO层或HfO2层。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，其特征在于，所述第一Ta层的厚度为所述CoxFey层的厚度为所述金属氧化层的厚度为所述第二Ta层的厚度为
6.根据权利要求5所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，其特征在于，所述第一Ta层的厚度为所述CoxFey层的厚度为所述金属氧化层的厚度为所述第二Ta层的厚度为
7.根据权利要求5所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料，其特征在于，所述第一Ta层的厚度为所述CoxFey层的厚度为所述金属氧化层的厚度为所述第二Ta层的厚度为
8.一种超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在平行于制备基片的方向上添加150Oe至250Oe的磁场；
在真空度为1×10-5Pa至6×10-5Pa，溅射时稀有气体压力为0.2Pa至0.7Pa的条件依次沉积第一Ta层、CoxFey层、金属氧化层和第二Ta层；
在薄膜材料沉积完成前，对制备基片进行反溅；
对沉积后的薄膜材料进行真空磁场热处理,退火炉本底真空度为2×10-5Pa至6×10- 5Pa，退火温度150℃至300℃，退火时间为10分钟至2小时，退火场 为500Oe至1000Oe，得到所述超高反常霍尔灵敏度薄膜材料。
9.根据权利要求8所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制备方法，其特征在于，所述方法还包括：
利用光刻技术把超高反常霍尔灵敏度薄膜材料加工成宽度为10μm至100μm、长度为100μm至200μm的切块，并沉积Au电极或Ta电极。
10.一种磁传感器，其特征在于，所述磁传感器采用权利要求1至7任意一项所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制作而成。
11.一种磁传感元件，其特征在于，所述磁传感元件采用权利要求1至7任意一项所述的超高反常霍尔灵敏度薄膜材料制作而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510052492.3A CN104600193B (zh) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | 超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510052492.3A CN104600193B (zh) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | 超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104600193A CN104600193A (zh) | 2015-05-06 |
| CN104600193B true CN104600193B (zh) | 2017-07-04 |
Family
ID=53125830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510052492.3A Active CN104600193B (zh) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | 超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104600193B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113167841A (zh) * | 2018-11-30 | 2021-07-23 | 世宗大学校产学协力团 | 利用反常霍尔效应的磁传感器和霍尔传感器以及霍尔传感器的制造方法 |
| CN110726959B (zh) * | 2019-09-11 | 2021-11-02 | 杭州电子科技大学 | 一种基于反常霍尔效应的灵敏度可调节的磁场传感器件 |
| CN110927636A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-27 | 北京航空航天大学青岛研究院 | 测量垂直磁场的传感器及其方法 |
| CN112509806B (zh) * | 2020-10-19 | 2021-12-24 | 广东麦格智芯精密仪器有限公司 | 一种利用活泼金属氧化物优化钴基薄膜电感材料磁性能的方法 |
| CN113314667B (zh) * | 2021-04-14 | 2023-05-30 | 山东大学 | 一种基于sot效应产生偏置的磁性薄膜材料结构 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102270736A (zh) * | 2010-06-01 | 2011-12-07 | 中国科学院物理研究所 | 一种用于磁敏传感器的磁性纳米多层膜及其制造方法 |
| CN102447055A (zh) * | 2010-10-09 | 2012-05-09 | 中国科学院物理研究所 | 一种磁性金属薄膜型霍尔器件及其制备方法 |
| CN102024904B (zh) * | 2010-09-30 | 2012-12-26 | 北京科技大学 | 一种高灵敏度金属霍尔传感器薄膜材料及其制备方法 |
| CN103137850A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-06-05 | 中国科学院物理研究所 | 磁性多层膜霍尔元件及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011149274A2 (ko) * | 2010-05-26 | 2011-12-01 | 고려대학교 산학협력단 | 자기적으로 연결되고 수직 자기 이방성을 갖도록 하는 비정질 버퍼층을 가지는 자기 터널 접합 소자 |
-
2015
- 2015-02-02 CN CN201510052492.3A patent/CN104600193B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102270736A (zh) * | 2010-06-01 | 2011-12-07 | 中国科学院物理研究所 | 一种用于磁敏传感器的磁性纳米多层膜及其制造方法 |
| CN102024904B (zh) * | 2010-09-30 | 2012-12-26 | 北京科技大学 | 一种高灵敏度金属霍尔传感器薄膜材料及其制备方法 |
| CN102447055A (zh) * | 2010-10-09 | 2012-05-09 | 中国科学院物理研究所 | 一种磁性金属薄膜型霍尔器件及其制备方法 |
| CN103137850A (zh) * | 2013-02-21 | 2013-06-05 | 中国科学院物理研究所 | 磁性多层膜霍尔元件及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104600193A (zh) | 2015-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104600193B (zh) | 超高反常霍尔灵敏度薄膜材料、制备方法、磁传感器及元件 | |
| CN102867645B (zh) | 一种提高各向异性磁电阻坡莫合金薄膜热稳定性的方法 | |
| CN102826602B (zh) | 热敏电阻材料、温度传感器及其制造方法 | |
| CN108251805A (zh) | 一种用Ru缓冲层实现六角Mn3Ga薄膜制备的方法 | |
| TWI593807B (zh) | 靶材 | |
| CN107887103A (zh) | 一种磁电阻薄膜材料及其制备方法 | |
| JP2019192740A (ja) | 歪抵抗膜および歪センサ、ならびにそれらの製造方法 | |
| JP5765721B2 (ja) | 高い垂直磁気異方性を示す極薄垂直磁化膜、その製造方法及び用途 | |
| CN105043575B (zh) | 一种高灵敏度薄膜型电阻温度传感器制造方法 | |
| CN101373813A (zh) | 一种改善各向异性磁电阻坡莫合金薄膜性能的方法 | |
| CN102024904B (zh) | 一种高灵敏度金属霍尔传感器薄膜材料及其制备方法 | |
| CN111044952A (zh) | 一种磁传感器 | |
| CN110797454B (zh) | 一种超高各向异性磁电阻薄膜材料及其制备方法 | |
| CN108831741A (zh) | 增加铁磁金属/氧化物双层膜的界面磁各向异性能的方法 | |
| CN104659202A (zh) | 提高隧道结薄膜磁电阻效应的制备方法 | |
| CN106128753B (zh) | 一种制备FePt赝自旋阀材料的方法 | |
| CN102447055A (zh) | 一种磁性金属薄膜型霍尔器件及其制备方法 | |
| CN103730190A (zh) | 复合铜导电薄膜及其制备方法以及金属布线电路 | |
| Ackland et al. | Magnetism of BaB6 thin films synthesized by pulsed laser deposition | |
| CN203617345U (zh) | 各向异性磁阻传感器垂直结构 | |
| CN208000937U (zh) | 一种磁阻传感器 | |
| KR20110100147A (ko) | Ｉｇｚｏ계 아모퍼스 산화물 반도체막의 제조 방법 및 그것을 사용한 전계 효과형 트랜지스터의 제조 방법 | |
| JPH06140687A (ja) | 磁気抵抗素子用磁性薄膜およびその製造方法 | |
| CN103194727A (zh) | 一种磁电阻薄膜的制备及平面霍尔效应提高的方法 | |
| CN104112562B (zh) | 具有高膜基结合力的Sm‑Co基永磁薄膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20170922 Address after: 101300 Beijing Shun Road, No. 25, Shunyi District, 5 Patentee after: Beijing's material science and Technology Co Ltd Address before: 100083 room 30, building 30, No. 508, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Patentee before: Yu Guanghua |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 101300, Shunyi District City, Renhe Town, Beijing, 1 strong road 2, 1 buildings Patentee after: Beijing's material science and Technology Co Ltd Address before: 101300 Beijing Shun Road, No. 25, Shunyi District, 5 Patentee before: Beijing's material science and Technology Co Ltd |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210617 Address after: 255400 room 505, No.52, Qidu Road, Qidu Town, Linzi District, Zibo City, Shandong Province Patentee after: Shandong Maige Zhixin Electromechanical Technology Co.,Ltd. Address before: 101300 floor 1, building 2, No.1, shunqiang Road, Renhe Town, Shunyi District, Beijing Patentee before: Beijing's material science and Technology Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |