[发明专利]一种磁电阻结构及单轴向测量磁传感器

说明书

本发明涉及传感器技术领域，提供了一种磁电阻结构及单轴向测量磁传感器，包括：磁隧道结结构，包括第一磁隧道结结构和第二磁隧道结结构，第一磁隧道结结构设置在第二磁隧道结结构上，或第一磁隧道结结构与第二磁隧道结结构分立设置；第一磁隧道结结构中包括第一偏置层，第二磁隧道结结构中包括第二偏置层；第一偏置层的偏置方向与第二偏置层的偏置方向与膜层平面平行，且垂直于待测轴向并相互反平行；磁隧道结结构设置在底电极与顶电极之间。解决了现有技术中存在的在与器件膜层平面平行的方向上，由于受到垂直于待测轴向的其他轴向产生相应的磁场分量干扰，难以准确反应出待测轴向上的磁场大小的技术问题。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其是涉及一种磁电阻结构及单轴向测量磁传感器。

背景技术

现有的MTJ磁传感器工作原理为当磁场穿过自由层时，自由层电子的自旋磁矩发生偏转，自由层电子的磁矩随着易轴方向所受到不同强度的磁场产生偏转，其与钉扎层的磁矩方向形成一定的夹角，从而对外呈现相应的电阻。自由层的磁矩方向与钉扎层的磁矩方向反平行时对外呈现的电阻最大，平行时最小。

然而在有些应用场景中，需要测量特定方向上的磁场大小。然而很多时候磁场方向并非严格沿着需要测量的轴向。这就导致在垂直于待测轴向的其他轴向产生相应的磁场分量，这些其他轴向的磁场分量会使MTJ的工作点发生偏移，导致其灵敏度发生偏移、线性度发生变化、饱和场发生变化，等等，致使传感器的测量结果不准确。基于MTJ器件的基本特性，垂直于MTJ器件膜层平面的磁场分量不会导致MTJ器件达到饱和状态，主要是与MTJ器件膜层平面平行的方向上，且垂直于待测轴向的磁场分量会对MTJ的状态产生影响。

现有技术中的磁传感器，在与器件膜层平面平行的方向上，由于受到垂直于待测轴向的其他轴向产生相应的磁场分量干扰，难以准确反应出待测轴向上的磁场大小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁电阻结构及单轴向测量磁传感器，以解决了现有技术中存在的在与器件膜层平面平行的方向上，由于受到垂直于待测轴向的其他轴向产生相应的磁场分量干扰，难以准确反应出待测轴向上的磁场大小的技术问题。

第一个方面，本发明实施例提供了一种磁电阻结构，包括：磁隧道结结构，所述磁隧道结结构包括第一磁隧道结结构和第二磁隧道结结构，所述第一磁隧道结结构设置在所述第二磁隧道结结构上，或所述第一磁隧道结结构与所述第二磁隧道结结构分立设置；偏置层，所述磁隧道结结构中设置偏置层，所述偏置层包括第一偏置层和第二偏置层，所述第一磁隧道结结构中包括所述第一偏置层，所述第二磁隧道结结构中包括所述第二偏置层；所述第一偏置层的偏置方向与所述第二偏置层的偏置方向与膜层平面平行，且垂直于待测轴向并相互反平行；底电极及顶电极，所述磁隧道结结构生长在所述底电极与所述顶电极之间。

进一步的，当所述第一磁隧道结结构设置在所述第二磁隧道结结构上时，在测量电路上，所述第一磁隧道结结构与所述第二磁隧道结结构串联；所述第一磁隧道结结构在远离所述第二磁隧道结结构的方向上，依次包括钉扎层结构、第一势垒层、第一自由层、第一偏置层；所述第二磁隧道结结构在远离所述第一磁隧道结结构的方向上，依次包括所述钉扎层结构、第二势垒层、第二自由层、第二偏置层；所述钉扎层结构与所述第一自由层形成所述第一磁隧道结结构的隧穿效应，与所述第二自由层形成所述第二磁隧道结结构的隧穿效应。

进一步的，所述钉扎层结构包括第一钉扎层和第二钉扎层，在所述第一钉扎层和所述第二钉扎层之间设置金属层；所述第一钉扎层的一面与所述金属层接触，另一面与所述第一势垒层接触；所述第二钉扎层的一面与所述金属层接触，另一面与所述第二势垒层接触。

进一步的，当所述第一磁隧道结结构与所述第二磁隧道结结构分立设置时，在测量电路上，所述第一磁隧道结结构与所述第二磁隧道结结构串联或并联；所述第一磁隧道结结构包括第一钉扎层、第一势垒层、第一自由层、第一偏置层，所述第二磁隧道结结构包括第二钉扎层、第二势垒层、第二自由层、第二偏置层。