[发明专利]一种调控磁电阻比值的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种调控磁电阻比值的方法，属于磁传感器以及磁电控制技术 领域。

背景技术

通常来说，磁电阻指的是电阻率随外磁场的变化而变化的现象。磁电阻的 大小通常用MR＝(R_H-R₀)/R₀来衡量，其中R_H为外磁场H下的电阻，R₀为没 有外磁场下的电阻。磁电阻效应在磁存储，磁传感器领域有巨大的应用前景。 磁电阻越大，则制成的磁传感器越灵敏，信噪比也越高。由于受洛伦兹力的影 响，所有的材料都有磁电阻效应，但是一般磁电阻很小，没有实际应用的价值。 目前为止，各向异性磁电阻、巨磁电阻、隧穿磁电阻、庞磁电阻以及奇异磁电 阻等具有较大磁电阻比值，并成功应用到磁传感器或磁读头领域。

2015年山东大学自旋电子学课题组在Al/Ge肖特基结中成功发现了整流磁 电阻效应，并申请了专利。不同于之前提到的各类磁电阻效应，整流磁电阻指 的是输入一个纯的正弦交流电流，测量整流后的直流电压，该整流电压随着磁 场显著变化的现象。该整流磁电阻被定义为：MR＝(V_H-V₀)/V₀，其中V_H为外 磁场H下的整流电压，V₀为没有外磁场下的整流电压。Al/Ge肖特基结室温下的 整流磁电阻效应高达200％，而其直流磁电阻仅有80％。整流磁电阻效应正是整 流效应和磁电阻效应协同作用的结果。

目前为止，不管采用何种磁电阻机制，磁电阻的大小是无法调控的。一旦 样品被制备出来，磁电阻的比值就已经固定，这极大的限制了磁电阻的应用场 景。鉴于以上情况，我们在整流磁电阻的基础上，通过调控直流电流和交流电 流的成分比实现了调控磁电阻大小的目标。该调控方法可以应用到所有具有整 流磁电阻效应的器件中，在磁传感器以及磁电调控领域有极大的应用前景。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种调控磁电阻比值的方法。本发明利 用交流电流和直流电流共同作用来增大磁电阻比值，并提高磁传感器的信噪比 和测量精度。

本发明的技术方案如下：

一种调控磁电阻比值的方法，包括：

1)在具有整流磁电阻器件的两端施加一个固定幅值的交流电流，由于所述 器件具有整流磁电阻，故所述器件产生一个随外磁场变化的整流电压；

2)同时，在所述交流电流的基础上耦合上一个直流电流I₁，此时输出的交 流电流信号存在I₁的平移：i＝I₀Sin(wt)+I₁；

3)检测所述器件随外磁场变化所产生的整流电压V_H：其中H代表外磁场的强度，T代表所述交流电流的周期；

4)调节施加在所述器件上电流的直流分量I₁的大小，从而调节整流电压V_H的大小，最终调节磁电阻比值MR＝(V_H-V₀)/V₀。本发明是利用所述器件既具 有整流磁电阻，又具有直流磁电阻，进而实现调节整流电压V_H的大小，最终达 到调节磁电阻比值的技术效果。

本发明的原理是：

在整流磁电阻的基础上，通过调节不同直流电流和交流电流的比例，由于 直流磁电阻和交流磁电阻两者非线性耦合，通过直流磁电阻和交流磁电阻之间 的竞争作用，从而调节整流电压随磁场的变化曲线，达到调控磁电阻比值的目 的。

基于此方法，在室温条件下，我们在硅基整流磁电阻器件中实现了高达 2000％的磁电阻比值，与此同时其整流磁电阻仅为49.3％，直流磁电阻为66.1％。

理论上说，只要具有整流磁电阻，即可使用这种方法调控。整流磁电阻效 应原则上可以在同时具有整流效应和磁电阻效应的PN结、肖特基结和非对称势 垒的磁隧道结中实现。

本发明的优势在于：

1、本发明所述调控磁电阻比值的方法能够提高磁电阻比值，提高传感器的 测量精度和信噪比。在硅基肖特基器件中，本发明在室温实现了高达2000％的 磁电阻比值。