[发明专利]一种场效应管应变传感器

说明书

本发明公开了一种场效应管应变传感器，结构包括隔离层，设置于隔离层上表面的源区、第一沟道层、漏区，所述第一沟道层上表面中部设置栅极氧化层，两侧设置第二沟道层；所述栅极氧化层上设置有栅极，所述漏区一侧设置有漏极，所述源区的一侧设置有源极；所述第一沟道层为拓扑绝缘体，第二沟道层为磁性材料；所述栅极氧化层表面施加一向下的力；所述第二沟道层和向下的力形成FM‑strained‑FM结，所述FM‑strained‑FM结与第一沟道层形成FM‑strained‑FM‑TI异质结。本发明的传感器实现了功耗的降低与狄拉克表面态的法布里‑珀罗量子干涉领域的探测应用，对于低功率纳米级应变传感器非常实用。

技术领域

本发明涉及一种场效应管应变传感器，尤其涉及一种基于拓扑绝缘体和磁性材料异质结的低功耗场效应管应变传感器。

背景技术

力敏传感器是使用很广泛的一种传感器，用来检测气体、固体、液体等物质间相互作用力的传感器。常用的主要是压阻式力敏传感器和电容式力敏传感器，用作压阻式传感器的基片或膜片材料主要为硅片和锗片，而基于硅、锗材料的力敏传感器在使用过程中随着电路中温度升高、器件老化从而增加器件功耗，影响传感器使用寿命。

发明内容

发明目的：本发明提出一种基于拓扑绝缘体和磁性材料异质结的低功耗场效应管应变传感器，实现了传感器功耗的降低与狄拉克表面态的法布里-珀罗量子干涉领域的探测应用。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种场效应管应变传感器，包括隔离层，依次设置于隔离层上表面的源区、第一沟道层和漏区，所述第一沟道层上表面中部设置栅极氧化层，两侧设置第二沟道层，所述源区、第二沟道层、栅极氧化层和漏区的上表面齐平；所述栅极氧化层上设置有栅极，所述源区的一侧设置有源极，所述漏区一侧设置有漏极；所述第一沟道层为拓扑绝缘体，所述第二沟道层为磁性材料；所述栅极氧化层表面施加一向下的力。

作为优选，所述隔离层为SiO₂。

作为优选，所述拓扑绝缘体为三维拓扑绝缘体或三维拓扑晶体绝缘体。

作为优选，所述三维拓扑绝缘体为Bi₂Se₃、Sb₂Se₃、InSb或Li₂IrO₃；进一步优选为Bi₂Se₃。

作为优选，所述磁性材料为CrI3。

作为优选，所述第二沟道层和向下的力在顶部形成FM-strained-FM结。

作为优选，所述FM-strained-FM结与第一沟道层形成FM-strained-FM-TI异质结。

工作原理：在第一沟道层拓扑绝缘体材料上表面加FM-strained-FM结形成FM-strained-FM-TI异质结，通过在FM-strained-FM结中间施加机械应变，在保持拓扑相的情况下，调节三维拓扑绝缘体TI和拓扑晶体绝缘体TCI的表面电子结构和电子输运。磁传输计算，包括传输，电导和巨磁阻GMR，预测了一种新的应变可控磁开关，其中单或双截断值的应用应变可以在没有GMR的绝缘状态之间切换信号和100％GMR的导通状态。超过100％GMR的能量范围，应变调制GMR显示周期性振荡，振荡峰值和谷值对应于P和AP配置的Fabry-Pérot共振。因此通过应变调制振荡GMR的实验测量，可以探测狄拉克表面态的法布里-珀罗量子干涉。