[發明專利]隧穿磁電阻傳感器的調控方法及系統

有效

• 申請號: 201910406376.5
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110109039B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 崔巖;羅軍;楊美音;許靜
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01R33/09
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 錢灣灣;王寶筠

本申請公開一種隧穿磁電阻傳感器的調控方法，包括：在所述隧穿磁電阻傳感器的底電極和頂電極之間加載電壓，所述電壓為可調電源提供的可變電壓；調整所述底電極和所述頂電極之間的電壓值，以調控所述隧穿磁電阻傳感器的量程和靈敏度。該方法基于可調電源在所述隧穿磁電阻傳感器的底電極和頂電極之間加載電壓，通過調整外加的電壓值，改變隧穿磁電阻傳感器中磁隧道結的界面垂直各向異性的耦合系數，通過該耦合系數可以調整界面垂直各向異性能，進而調整磁隧道結的磁各向異性能，如此導致隧穿磁電阻傳感器的靈敏度和線性區被相應地調控，無需額外的補償電路，降低了磁探測系統整體復雜性。對應地，本申請還公開了隧穿磁電阻傳感器的調控系統。

技術領域

本申請涉及半導體領域，特別涉及一種隧穿磁電阻傳感器的調控方法及系統。

背景技術

弱磁探測是21世紀現代探測技術的重要組成部分。弱磁探測技術在軍事、資源勘探、空間環境探測以及其他科學研究領域。弱磁探測系統一般由磁傳感器，信號調理模塊，信號采集模塊和信號分析模塊組成。磁傳感器的作用是將磁場信號轉換為電信號，磁傳感器的靈敏度決定了整體系統的探測精度，磁傳感器的飽和磁場決定了整體系統的探測量程。

一般來說，針對不同磁場環境和探測精度，選擇使用基于不同磁傳感器的磁探測系統，因此磁探測系統種類繁多，致使在一些應用載荷中，需要配備多種磁探測系統。

基于此，提供一種量程和靈敏度可調的傳感器，以滿足不同磁場環境和探測精度的要求，成為比較熱門的研究方向。目前，傳感器在制備成型后，其靈敏度和范圍是固定的，一般通過運算放大器等電路部分進行補償操作，如此，增加了磁探測系統整體復雜性。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種隧穿磁電阻傳感器的調控方法，其通過外加電壓實現線性范圍和靈敏度可調的隧穿磁電阻傳感器，基于該器件的磁探測系統，可靈活改變系統的靈敏度和磁場探測量程，滿足不同環境下的磁場探測需求。對應地，本申請還提供了一種隧穿磁電阻傳感器的調控系統。

本申請一方面提供了一種隧穿磁電阻傳感器的調控方法，所述隧穿磁電阻傳感器包括襯底、位于所述襯底之上的底電極、磁隧道結、絕緣介質層和頂電極；所述方法包括：

在所述隧穿磁電阻傳感器的底電極和頂電極之間加載電壓，所述電壓為可調電源提供的可變電壓；

調整所述底電極和所述頂電極之間的電壓值，以調控所述隧穿磁電阻傳感器的量程和靈敏度。

可選的，所述可調電源為連續可調電壓源，所述連續可調電壓源提供電壓值為第一區間的電壓；

所述調整所述底電極和所述頂電極之間的電壓值包括：

根據電壓和量程、靈敏度的對應關系，確定與所述目標量程和目標靈敏度對應的目標電壓值，所述目標電壓值位于所述第一區間；

調整所述底電極和所述頂電極之間的電壓值為所述目標電壓值，以使所述隧穿磁電阻傳感器的量程和靈敏度分別為目標量程和目標靈敏度。

可選的，所述根據電壓和量程、靈敏度的對應關系，確定與所述目標量程和目標靈敏度對應的目標電壓值包括：

根據磁各向異性能密度和量程、靈敏度的對應關系，確定目標量程和目標靈敏度對應的目標磁各向異性能密度；

根據磁各向異性能密度和電壓的對應關系，確定與所述目標磁各向異性能密度對應的目標電壓值。

可選的，所述可調電源為非連續可調電壓源，所述非連續可調電壓源提供N個電壓值的電壓以供選擇，N為大于1的正整數；

所述調整所述底電極和所述頂電極之間的電壓值包括：

將所述底電極和所述頂電極之間的電壓值調整為所述N個電壓值中的一個。