[發明專利]一種基于聲表面波和磁扭矩效應的磁傳感器及制備方法

有效

• 申請號: 202010198086.9
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111398872B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 劉明;胡忠強;周子堯;王志廣;吳金根;程苗苗
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/038;G01R33/10
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

一種基于聲表面波和磁扭矩效應的磁傳感器及其制備方法，包括固定底座、聲表面波發生結構、懸臂梁結構和磁鐵；懸臂梁結構的一端設置在固定底座的頂部，磁鐵設置在懸臂梁結構的另一端；聲表面波發生結構設置在懸臂梁結構表面；本發明的聲表面波磁傳感器通過引入扭矩效應，放大了磁場對聲表面波中心頻率的影響，有效的提高了聲表面波磁傳感器的靈敏度。這種新的聲表面波磁傳感器不僅使磁傳感器的靈敏度提高近十倍，而且不需要額外的直流偏置磁場，這就使傳感器的結構更加簡單，而且減少了損耗。

技術領域

本發明屬于磁傳感器技術領域，特別涉及一種基于聲表面波和磁扭矩效應的磁傳感器 及制備方法。

背景技術

隨著物聯網的發展，高靈敏度，低損耗的磁傳感器在各種場合越來越亟需。基于聲波的磁傳感器為高靈敏度磁傳感器的發展提供了一種可行的路徑。目前，基于聲波的磁傳感器分為兩大類，一類是聲表面波磁傳感器，另一類是基于體聲波的磁傳感器。基于體聲波的磁傳感器由于在工藝上需要深硅刻蝕工藝，增加了生產制造的難度和成本。當頻率小于2GHz時，聲表面波磁傳感器由于工藝簡單，性能良好，受到了廣泛研究。但是，目 前的聲表面波磁傳感器的靈敏度還遠遠低于體聲波磁傳感器的靈敏度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于聲表面波和磁扭矩效應的磁傳感器及制備方法，以 解決上述問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于聲表面波和磁扭矩效應的磁傳感器，包括固定底座、聲表面波發生結構、懸 臂梁結構和磁鐵；懸臂梁結構的一端設置在固定底座的頂部，磁鐵設置在懸臂梁結構的另 一端；聲表面波發生結構設置在懸臂梁結構表面；

聲表面波發生結構包括叉指電極和壓電材料；壓電材料設置在懸臂梁結構表面，若干 叉指電極設置在壓電材料上。

進一步的，壓電材料為壓電單晶或者壓電薄膜，壓電材料是LiNbO₃、LiTaO₃,、ST-quar,、 PZT、ZnO或AlN中的一種。

進一步的，聲表面波發生結構是單端口或者延遲線結構。

進一步的，叉指電極是由電極薄膜和粘附層組成，電極薄膜位于粘附層上面；電極薄 膜為Au、Al、Pt或Cu中的一種；粘附層為Ta或Cr中的一種。

進一步的，懸臂梁的材料是銅箔或不銹鋼箔中的一種。

進一步的，磁鐵的數量由多塊組成；磁鐵的堆放是平行或者位于懸臂梁的上下表面； 磁鐵是鐵氧體磁鐵、銣鐵硼磁鐵、鋁鎳鈷磁鐵、釤鈷磁鐵或金屬合金磁鐵中的一種。

進一步的，一種基于聲表面波和磁扭矩效應的磁傳感器的制備方法，包括以下步驟：

1)壓電單晶或者壓電薄膜襯底的預處理：用乙醇、丙酮、分別依次清洗，烘干備用；

2)定義叉指電極圖案：在壓電材料上旋涂光刻膠，曝光，然后沉積電極粘附層和電極層，最后剝離獲得叉指電極圖案。

3)將聲表面波發生結構粘結在懸臂梁結構上，固化。

4)將磁鐵置于懸臂梁的自由端。

與現有技術相比，本發明有以下技術效果：

本發明的聲表面波磁傳感器通過引入扭矩效應，放大了磁場對聲表面波中心頻率的 影響，有效的提高了聲表面波磁傳感器的靈敏度。這種新的聲表面波磁傳感器不僅使磁傳 感器的靈敏度提高近十倍，而且不需要額外的直流偏置磁場，這就使傳感器的結構更加簡 單，而且減少了損耗。

附圖說明

圖1為本發明結構圖；

具體實施方式

以下結合附圖對本發明進一步說明：