[发明专利]采用具有不同磁场灵敏度的隧道磁阻(TMR)器件以提高检测灵敏度的TMR传感器

权利要求书

1.一种TMR传感器，包括：

第一TMR器件，包括：

第一钉扎层、第一自由层和设置在所述第一钉扎层与所述第一自由层之间的第一隧道势垒；

所述第一TMR器件具有第一磁灵敏度和作为所述第一磁灵敏度的函数的第一电阻；以及

第二TMR器件，包括：

第二钉扎层、第二自由层和设置在所述第二钉扎层与所述第二自由层之间的第二隧道势垒；

所述第二TMR器件具有不同于所述第一TMR器件的所述第一磁灵敏度的第二磁灵敏度，并且具有作为所述第二磁灵敏度的函数的第二电阻，

第一底部电极，电耦合至所述第一TMR器件的所述第一钉扎层；

第一顶部电极，电耦合至所述第一TMR器件的所述第一自由层；

第二底部电极，电耦合至所述第二TMR器件的所述第二钉扎层；

第二顶部电极，电耦合至所述第二TMR器件的所述第二自由层；

所述第一TMR器件被配置为基于所述第一TMR器件的所述第一电阻响应于在所述第一底部电极和所述第一顶部电极之间施加的第一电压差在所述第一底部电极和所述第一顶部电极之间承载第一电流；并且

所述第二TMR器件被配置为基于所述第二TMR器件的所述第二电阻响应于在所述第二底部电极和所述第二顶部电极之间施加的第二电压差在所述第二底部电极和所述第二顶部电极之间承载第二电流；以及

第一存取晶体管，包括第一栅极、第一电极和第二电极，其中：

所述第一存取晶体管的所述第一栅极电耦合至字线；

所述第一TMR器件的所述第一底部电极电耦合至所述第一存取晶体管的所述第一电极；以及

所述第一TMR器件的所述第一顶部电极电耦合至源极线；

所述第一TMR器件被配置为响应于所述字线上激活所述第一存取晶体管的控制信号以及施加至所述源极线的第一电压，基于所述第一TMR器件的所述第一电阻在所述第一顶部电极和所述第一底部电极之间接收所述第一电流；以及

第二存取晶体管，包括第二栅极、第一电极和第二电极，其中：

所述第二存取晶体管的所述第二栅极电耦合至所述字线；

所述第二TMR器件的所述第二底部电极电耦合至所述第二存取晶体管的所述第一电极；以及

所述第二TMR器件的所述第二顶部电极电耦合至所述源极线；

所述第二TMR器件被配置为响应于所述字线上激活所述第二存取晶体管的控制信号以及施加至所述源极线的第二电压，基于所述第二TMR器件的所述第二电阻在所述第二顶部电极和所述第二底部电极之间接收所述第二电流。

2.根据权利要求1所述的TMR传感器，其中：

所述第一TMR器件被封装在封装材料中；

所述第二TMR器件被封装在所述封装材料中；以及

还包括：外部通道，形成在所述封装材料中的空隙中，与所述第一TMR器件和所述第二TMR器件相邻，所述外部通道被配置为捕获磁性纳米颗粒，以在所述第一自由层和所述第二自由层上施加杂散磁场。

3.根据权利要求1所述的TMR传感器，其中：

所述第一TMR器件被配置为：响应于施加至所述第一自由层的杂散磁场，显示出作为所述第一磁灵敏度的函数的所述第一电阻的第一变化率；以及

所述第二TMR器件被配置为：响应于施加至所述第二自由层的杂散磁场显示出所述第二电阻的第二变化率，所述第二电阻的第二变化率与所述第一TMR器件的所述第一电阻的所述第一变化率不同。

4.根据权利要求1所述的TMR传感器，其中：

所述第一钉扎层具有第一钉扎磁化；

所述第一自由层相对于所述第一钉扎层的所述第一钉扎磁化具有第一磁化角度的第一自由层磁化，其中所述第一TMR器件的所述第一电阻是所述第一磁化角度的函数；

所述第二钉扎层具有第二钉扎磁化；以及

所述第二自由层相对于所述第二钉扎层的所述第二钉扎磁化具有第二磁化角度的第二自由层磁化，其中所述第二TMR器件的所述第二电阻是所述第二磁化角度的函数。