[發明專利]一種應變傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 202010301342.2
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN113532257B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 吳偉燦;曾中明;蔡佳林;張黎可;林文魁
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;H10N50/10;H10N50/85;H10N50/01
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

1.一種應變傳感器，其特征在于，包括柔性襯底及依序層疊設置于所述柔性襯底上的第一電極層、磁隧道結器件和第二電極層；其中，所述磁隧道結器件用于感應向所述應變傳感器施加的應變；

其中，所述磁隧道結器件包括依序層疊的反鐵磁層、磁性釘扎層、勢壘層和磁性自由層；其中，所述磁性自由層的磁矩的方向與自身表面的法線相互垂直，所述磁性釘扎層的磁矩的方向與自身表面的法線相互垂直；

其中，當向所述應變傳感器施加的應變時，所述磁性自由層的磁矩的方向在與所述襯底平行的平面內以順時針方向或以逆時針方向發生改變；

其中，隨著所述應變傳感器受到逐漸增大的應變，所述磁性自由層的磁矩的方向與所述磁性釘扎層的磁矩的方向之間的夾角從180°減小至90°，所述磁隧道結器件的電阻值依序遞減；隨著所述應變傳感器受到逐漸增大的應變，所述磁性自由層的磁矩的方向與所述磁性釘扎層的磁矩的方向之間的夾角為從0°增大至90°，所述磁隧道結器件的電阻值依序遞增。

2.根據權利要求1所述的應變傳感器，其特征在于，所述磁性自由層的磁矩的方向與所述磁性釘扎層的磁矩的方向之間的夾角為180°時，所述磁隧道結器件處于第一狀態；所述磁性自由層的磁矩的方向與所述磁性釘扎層的磁矩的方向之間的夾角為小于180°且大于90°時，所述磁隧道結器件處于第二狀態；所述磁性自由層的磁矩的方向與所述磁性釘扎層的磁矩的方向之間的夾角為90°時，所述磁隧道結器件處于第三狀態；其中，所述磁隧道結器件的第一狀態的電阻值、第二狀態的電阻值、第三狀態的電阻值依序遞減。

3.根據權利要求1所述的應變傳感器，其特征在于，所述磁性自由層的磁矩的方向與所述磁性釘扎層的磁矩的方向之間的夾角為0°時，所述磁隧道結器件處于第四狀態；所述磁性自由層的磁矩的方向與所述磁性釘扎層的磁矩的方向之間的夾角為大于0°且小于90°時，所述磁隧道結器件處于第五狀態；所述磁性自由層的磁矩的方向與所述磁性釘扎層的磁矩的方向之間的夾角為90°時，所述磁隧道結器件處于第六狀態；其中，所述磁隧道結器件的第四狀態的電阻值、第五狀態的電阻值、第六狀態的電阻值依序遞增。

4.根據權利要求1至3任一項所述的應變傳感器，其特征在于，所述磁性釘扎層與所述磁性自由層為CoFeB、Py、Co、CoFe、FePt、Co/Ni中的至少一種。

5.根據權利要求4所述的應變傳感器，其特征在于，所述勢壘層為MgO、Al₂O₃、TiO₂中的一種。

6.根據權利要求5所述的應變傳感器，其特征在于，所述磁隧道結器件的形狀為圓柱狀或橢圓柱狀。

7.一種應變傳感器的制作方法，其特征在于，所述應變傳感器為權利要求1至6任一項所述的應變傳感器，所述應變傳感器的制作方法包括：

在柔性襯底上形成第一電極層；

在所述第一電極層上依序沉積反鐵磁層、磁性釘扎層、勢壘層和磁性自由層，以形成磁隧道結材料層；

對所述磁隧道結材料層進行加工，以形成磁隧道結器件；

在所述磁隧道結器件上形成第二電極層，以完成應變傳感器。

8.一種應變傳感器的制作方法，其特征在于，所述應變傳感器為權利要求1至6任一項所述的應變傳感器，所述應變傳感器的制作方法包括：

在剛性襯底上形成第一電極層；

在所述第一電極層上依序沉積反鐵磁層、磁性釘扎層、勢壘層和磁性自由層，以形成磁隧道結材料層；

對所述磁隧道結材料層進行加工，以形成磁隧道結器件；

在所述磁隧道結器件上形成第二電極層，以形成初步應變傳感器；

對所述剛性襯底進行減薄處理，并將所述初步應變傳感器轉移至柔性襯底上，以完成應變傳感器。