[發明專利]用于感測外部磁場的MLU單元和包括MLU單元的磁性傳感器裝置

有效

• 申請號: 201580062760.8
• 申請日: 2015-11-18
• 公開（公告）號: CN107076810B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: S.班迪伊拉
• 申請（專利權）人: 克羅科斯科技公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳超;傅永霄

1.一種用于感測外部磁場的MLU單元，其包括磁隧道結，所述磁隧道結包含：感測層，其具有適于通過所述外部磁場定向的感測磁化；參考層，其具有參考磁化；參考反鐵磁層，其在低閾值溫度下釘扎所述參考磁化并在高閾值溫度下解放所述參考磁化；以及在所述感測層與所述參考層之間的隧道勢壘層；

具有偏置磁化的偏置層和偏置反鐵磁層，所述偏置反鐵磁層在所述低閾值溫度下釘扎所述偏置磁化并在所述高閾值溫度下解放所述偏置磁化；

被釘扎的所述偏置磁化被定向成基本上平行于被釘扎的所述參考磁化；以及

在所述感測層與所述偏置層之間的偏置耦合層，所述偏置耦合層包括反鐵磁性類型的磁性材料并且被配置成用于磁耦合所述偏置層和所述感測層，使得所述感測磁化被定向成基本上垂直于被釘扎的所述偏置磁化和被釘扎的所述參考磁化；

所述磁隧道結進一步包括在所述感測層與所述偏置耦合層之間的非磁性間隔物層，所述非磁性間隔物層包括下述中的一者：Ta、Mg、Al、Ru、Cu、Pt、Pd、Hf、Cr、Nb、Zn或含有這些元素中的任一者的任何合金或氧化物，且被配置成用于調節所述耦合層的所述磁耦合的強度。

2.根據權利要求1所述的MLU單元，其中，所述偏置層包括反鐵磁性材料。

3.根據權利要求2所述的MLU單元，其中，所述反鐵磁性材料包括下述的組合中的任一者：FeMn、IrMn、PtMn、NiO、CoO或任何基于Mn或O的反鐵磁性物質，諸如CoFeO、NiFeO或任何基于Co、Fe、Ni或Mn的反鐵磁性物質。

4.根據權利要求1所述的MLU單元，其中，被釘扎的偏置層是合成鐵磁層，所述合成鐵磁層包括通過間隔物層反鐵磁性地耦合的第一鐵磁被釘扎層和第二被釘扎的鐵磁層。

5.根據權利要求1所述的MLU單元，其中，所述感測層是合成鐵磁層，所述合成鐵磁層包括通過感測間隔物層反鐵磁性地耦合的第一鐵磁感測層和第二鐵磁感測層。

6.一種用于感測外部磁場的磁性傳感器裝置，其包括：

多個分支，每個分支均包括多個MLU單元的子集，

每個MLU單元均包括磁隧道結，所述磁隧道結包含：感測層，其具有適于通過所述外部磁場定向的感測磁化；參考層，其具有參考磁化；參考反鐵磁層，其在低閾值溫度下釘扎所述參考磁化并在高閾值溫度下解放所述參考磁化；以及在所述感測層與所述參考層之間的隧道勢壘層；具有偏置磁化的偏置層和偏置反鐵磁層，所述偏置反鐵磁層在所述低閾值溫度下釘扎所述偏置磁化并在所述高閾值溫度下解放所述偏置磁化；被釘扎的所述偏置磁化被定向成基本上平行于被釘扎的所述參考磁化；以及在所述感測層與所述偏置層之間的偏置耦合層，所述偏置耦合層包括反鐵磁性類型的磁性材料并且被配置成用于磁耦合所述偏置層和所述感測層，使得所述感測磁化被定向成基本上垂直于被釘扎的所述偏置磁化和被釘扎的所述參考磁化；所述磁隧道結進一步包括在所述感測層與所述偏置耦合層之間的非磁性間隔物層，所述非磁性間隔物層包括下述中的一者：Ta、Mg、Al、Ru、Cu、Pt、Pd、Hf、Cr、Nb、Zn或含有這些元素中的任一者的任何合金或氧化物，且被配置成用于調節所述耦合層的所述磁耦合的強度；

每個子集均通過電流線串聯電連接，所述電流線被配置成用于使編程電流通過，所述編程電流適于將所述子集中的所述MLU單元加熱到所述高閾值溫度之上，以便解放所述參考磁化和所述偏置磁化；

每個分支均進一步包括用于施加編程磁場的構件，所述磁場被配置成當在所述高閾值溫度下加熱所述MLU單元時，使所述子集中所包括的所述MLU單元的所述參考磁化和所述偏置磁化在編程方向上對準。

7.根據權利要求6所述的磁性傳感器裝置，其中，每個子集均與場力線連通，所述場力線被布置成用于使場電流通過以誘發所述編程磁場；并且其中，用于施加編程磁場的所述構件包括使所述場電流在所述場力線中通過。