[发明专利]一种PT对称微机械磁场传感器

说明书

本发明涉及一种PT对称微机械磁场传感器，包括衬底、第一微机械结构、第二微机械结构、静电耦合结构、可调阻尼电路和磁场输入结构，其中第一微机械结构和第二微机械结构通过静电结构耦合，且镜像对称，可调阻尼电路作用于第一微机械结构的等效阻尼和第二微机械结构的等效阻尼符号相反、大小相等。本传感器系统工作在PT对称状态的奇点区域，根据已有PT对称系统的研究报道，偏置在奇异点的PT对称微机械磁场传感器的灵敏度将比传统的非PT对称系统有数量级的提高。

技术领域

本发明涉及一种传感器，具体涉及一种PT对称微机械磁场传感器，属于微电子技术领域。

背景技术

磁场传感器是一种能够测量磁场的传感器，使用较多的磁场传感器有感应线圈磁强计、磁通门磁力仪、质子磁力仪、光泵磁力仪、磁阻传感器、巨磁阻抗传感器等。

目前研究和应用较多的光纤磁场传感器通过检测光纤内传输光的强度、波长、相位、偏振态等参数感知环境磁场的强度、方向等信息。除了光纤磁场传感器外，半导体集成电路工艺和MEMS（微机电系统）技术的发展和进步，大大促进了半导体磁场传感器的发展。多种不同原理和结构的半导体微型磁场传感器被发明出来。

在1998年，美国华盛顿大学的C. M. Bender教授提出了一种PT对称的哈密顿量，该哈密顿量不具有厄米性，但也同样有实解。这里的P和T分别代表了宇称（Parity）变换和时间（Time）变换。在Bender教授提出PT对称概念后，国际上众多学者和研究机构很快加入到了这种非厄米的PT对称的研究之中。到目前为止，PT对称非厄米量子体系的理论框架已基本形成。除了在量子体系中的研究，PT对称理论也在不同类型的经典物理系统中得到了验证，同时PT对称系统的一些特殊的性质和现象也被逐步发现。研究最早、报道最多的PT对称系统是光学系统，然后逐步扩散到电学、声学等多种系统。利用PT对称理论构造的经典物理系统获得了一些特殊性质和有趣现象，例如，单向隐身、完美吸收、磁光非互易性等；特殊性能包括：超灵敏传感、单模激光等。但目前对于PT对称系统的研究主要还是集中在光学系统和电学系统，而PT对称微机械结构以及基于该结构的磁场传感器还未见研究报道。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种PT对称微机械磁场传感器，该方案中，PT对称微机械磁场传感器则是基于PT对称原理的系统，因此本发明构造的磁场传感系统展现出新的物理现象或效应。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种PT对称微机械磁场传感器，所述传感器包括衬底、第一微机械结构、第二微机械结构、静电耦合结构、可调阻尼电路和磁场输入结构；其中第一微机械结构、第二微机械结构、静电耦合结构、可调阻尼电路和磁场输入结构均设置在衬底上；所述第一微机械结构和第二微机械结构对称的设置在磁场输入结构的两侧；所述可调阻尼电路通过引线与第一微机械结构或第二微机械结构连接。

作为本发明的一种改进，所述第一微机械结构包括第一谐振梁、第一谐振梁上电极和锚区、第一谐振梁下电极和锚区、第一反馈梁、第一反馈梁电极和锚区一、第一反馈梁电极和锚区二、第一左连接梁、第一右连接梁和第一耦合梁；第一谐振梁的上、下部分分别连接到第一谐振梁上电极和锚区、第一谐振梁下电极和锚区；第一谐振梁的左边通过第一左连接梁连接第一反馈梁；第一谐振梁的右边通过第一右连接梁连接第一耦合梁；第一反馈梁和第一反馈梁电极和锚区一、第一反馈梁电极和锚区二相互靠近形成反馈电容。根据静电力公式，相互靠近形成反馈电容，可以产生反馈力。电容电极越靠近，反馈电容越大，反馈静电力越大。