[发明专利]一种基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器

权利要求书

1.一种基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器，其特征在于，其包括：传感器基底和置于基底上的四个及四个以上的异常磁阻器，所述的异常磁阻器是由磁阻元件之间等间距或不等间距串联组成，所述的四个及四个以上异常磁阻器之间具有对称的磁阻元件连接形式，所述的四个及四个以上的异常磁阻器通过金属材料或半导体材料与电极相连接，构成惠斯通电桥，所述的惠斯通电桥在两相对半桥臂上，具有相同结构的所述的异常磁阻器，同一桥臂上的所述的异常磁阻器在相同磁场变化下，电阻值变化相反，形成差分对，实现对磁场的线性响应，同时分辨磁场方向，所述的惠斯通电桥的两个相对电极作为输入端，输入恒流源或恒压源，在另外两个相对的电极测量输出电压值；

所述的异常磁阻器由至少一个磁阻元件组成，所述的磁阻元件是由至少一个传导元件和至少一个半导体材料或二维材料条带电接触形成，所述的半导体材料或二维材料条带与所述的传导元件之间为上下结构，所述的半导体材料或二维材料条带在底层，所述的传导元件堆叠在所述的半导体材料或二维材料条带之上，所述的基底是基于半导体工艺，在单晶硅片或掺杂硅片上生长一层绝缘层作为基底，绝缘层材料包括但不局限于二氧化硅。

2.根据权利要求1所述的基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器，其特征在于，在所述的惠斯通电桥中，在两相对半桥臂上，所述的传导元件与所述的异常磁阻器长轴呈θ角，在另外两相对半桥臂上，所述的传导元件与所述的异常磁阻器长轴呈－θ角，其中θ∈(0°,90°)。

3.根据权利要求1所述的基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器，其特征在于，所述的传导元件在横切于异常磁阻器长轴方向上延伸，延伸可至半导体材料或二维材料条带的边缘。

4.根据权利要求1所述的基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器，其特征在于，所述基底的背面设有门极，所述的门极为沉积的金属层，通过在门极施加一定的电压实现对所述的半导体材料或二维材料性能的调制，改变器件的灵敏度。

5.根据权利要求1所述的基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器，其特征在于，所述的传导元件由至少一层高导电率的金属材料堆叠形成，以减少与底层半导体材料或二维材料接触的阻抗，同时保持较高的电导率，所述的半导体材料条带由高迁移率的半导体材料或二维材料构成。

6.根据权利要求1所述的基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器，其特征在于，根据所述的半导体材料或二维材料与所述的传导元件之间的接触状况，所述的传导元件直接与半导体材料或二维材料条带大面积电接触；或者刻蚀传导元件底下部分半导体，仅保留部分所述的半导体材或二维材料与所述的传导元件的小面积接触。

7.根据权利要求1所述的基于异常磁阻效应的高灵敏度矢量磁场传感器，其特征在于，所述的磁场传感器的灵敏度优于0.64V/T，所述的磁场传感器的灵敏度是随着所述的磁阻元件的个数的增加而增加。