[发明专利]石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法

说明书

本申请涉及一种石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法。该传感器包括依次层叠设置的第一电极层、石墨烯共振层和第二电极层；第一电极层和第二电极层均为铁磁层，且第一电极层和第二电极层均存在自旋向上的电子和自旋向下的电子；在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向平行的情况下，第一电极层和第二电极层中自旋向下的电子平移到石墨烯共振层的平移量，大于第一电极层和第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量；在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向反平行的情况下，第一电极层和第二电极层未共振隧穿石墨烯共振层，磁阻变化率大，从而提高石墨烯磁阻传感器的测量灵敏度。

技术领域

本发明涉及磁阻传感技术领域，特别是涉及一种石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法。

背景技术

目前，已经对磁阻传感器的可用性、低能耗、和低成本进行一定的研究，以及磁阻测量的变化。

其中，大多数磁阻传感器的磁性传感器已被广泛的应用在电力行业领域电力运行设备等电流测量和故障位置测量等场景。传统的利用磁阻原理进行检测的结构中，由于磁阻传感器的线性范围很窄，因此造成磁阻传感器的检测灵敏度很低。

随着电力行业的高速发展，对磁阻传感器的灵敏度要求也越来越来高，原来磁阻传感器的灵敏度已经难以满足现在的发展需求。因此，需要更高灵敏度的磁性传感器。

发明内容

基于此，有必要提供灵敏度高的石墨烯磁阻传感器及其制备方法、磁阻测量方法。

第一方面，提供了一种石墨烯磁阻传感器，包括：依次层叠设置的第一电极层、石墨烯共振层和第二电极层；

石墨烯共振层的第一侧面接触第一电极层，石墨烯共振层的第二侧面接触第二电极层，第一侧面与第二侧面为相对面；

第一电极层和第二电极层均为铁磁层，且第一电极层和第二电极层均存在自旋向上的电子和自旋向下的电子；

在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向平行的情况下，第一电极层和第二电极层中自旋向下的电子平移到石墨烯共振层的平移量，大于第一电极层和第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量；

在第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向反平行的情况下，第一电极层和第二电极层未共振隧穿石墨烯共振层。

在其中一个实施例中，待测磁场的强度越大，第一电极层和第二电极层中自旋向下的电子平移到石墨烯共振层的平移量，大于第一电极层和第二电极层中自旋向上的电子平移到石墨烯共振层的平移量的程度越高。

在其中一个实施例中，在待测磁场中，第一电极层的磁化方向和第二电极层的磁化方向平行或反平行。

在其中一个实施例中，铁磁层包括镍、铁或钴中的一种或多种材料。

在其中一个实施例中，铁磁层为CoFeB、CoFe、FeSi、FeAl、AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、AlNi（Co）、CoFeB/NiFe或CoFe/NiFe。

在其中一个实施例中，石墨烯共振层包括至少一层石墨烯。

在其中一个实施例中，石墨烯共振层包括的石墨烯层数大于或等于1层，且小于或等于6层。

在其中一个实施例中，石墨烯共振层包括6层石墨烯。

第二方面，提供了一种应用于上述石墨烯磁阻传感器的磁阻测量方法，包括：

获取第一电极层和第二电极层的磁化方向平行时，石墨烯共振层的第一电导率；

获取第一电极层和第二电极层的磁化方向反平行时，石墨烯共振层的第二电导率；

根据第一电导率和第二电导率的差值与第二电导率的比值，确定石墨烯磁阻传感器的磁阻。

第三方面，提供了一种石墨烯磁阻传感器的制备方法，包括：