[發(fā)明專利]一種基于磁致伸縮效應的半導體磁場探測器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010433019.0
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111580028A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 中山科立特光電科技有限公司
• 主分類號: G01R33/06
• 分類號: G01R33/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于磁致伸縮效應的半導體磁場探測器，在襯底的凹槽內(nèi)設置磁致伸縮材料層和壓電材料層，凹槽上、襯底上設置半導體層，半導體層上設置源極和漏極。探測磁場時，在磁場作用下，磁致伸縮材料層膨脹導致壓電材料層被壓縮，在壓電材料層上出現(xiàn)電荷，從而改變半導體層中載流子的濃度，引起源極和漏極間的電信號變化，通過測試該電信號的變化實現(xiàn)磁場的探測。由于本發(fā)明中，源極和漏極之間的電信號對載流子濃度非常靈敏，所以本發(fā)明具有靈敏度高的優(yōu)點。另外，可以選擇不同的磁致伸縮材料以實現(xiàn)不同程度的膨脹，所以本發(fā)明具有量程寬的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及磁場探測領域，具體涉及一種基于磁致伸縮效應的半導體磁場探測器。

背景技術

磁場探測器在人類社會生活的各個方面發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著技術的發(fā)展，人類對磁場探測技術的要求越來越高。傳統(tǒng)的磁場探測器主要是基于霍爾效應、磁阻效應、磁通門效應及隧道效應的。這些傳感器難以解決測量量程和測量精度方面的矛盾

中國發(fā)明專利申請201711455904.3“一種半導體磁傳感器、其制備方法與使用方法”提出一種場效應晶體管結(jié)構(gòu)，柵極有與半導體基底連接的具有壓電效應的第一柵極以及與第一柵極連接的具有磁致伸縮效應的第二柵極組成。工作狀態(tài)時，外磁場作用到磁致伸縮材料上，不會大幅度改變磁致伸縮材料對壓電材料的壓力，因為只有磁致伸縮材料置于第一柵極上，無論第一柵極與第二柵極作用如何，只有第二柵極的重力作用在第一柵極上，所以磁場探測靈敏度低。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明提供了一種基于磁致伸縮效應的半導體磁場探測器，該半導體磁場探測器包括襯底、凹槽、磁致伸縮材料層、壓電材料層、半導體層、源極、漏極。襯底具有凹槽，磁致伸縮材料層置于凹槽的底部。壓電材料層置于磁致伸縮材料層上，壓電材料層的上表面為平面。壓電材料層不低于襯底表面。半導體層覆蓋凹槽。源極和漏極設置在半導體層上，并且源極和漏極置于凹槽的兩側(cè)。探測磁場時，磁場作用于磁致伸縮材料層，磁致伸縮材料層的膨脹導致壓電材料層被壓縮，在壓電材料層上出現(xiàn)電荷，從而改變源極和漏極之間的電信號，通過測試該電信號實現(xiàn)磁場的探測。

更進一步地，磁致伸縮材料層為鎳合金、鐵基合金、鐵氧體材料。

更進一步地，壓電材料層為鋯鈦酸鉛或聚偏二氟乙烯。

更進一步地，源極為鋁或金，漏極為鋁或金。

更進一步地，半導體層是含氮化鎵與鋁鎵氮外延層的硅襯底。

更進一步地，磁致伸縮材料層的中部具有凸起。

更進一步地，在半導體層上、凹槽的中部設有貴金屬塊。

更進一步地，貴金屬塊為金。

更進一步地，貴金屬塊的寬度大于凹槽的寬度。

更進一步地，在金屬塊上還設有重物。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種基于磁致伸縮效應的半導體磁場探測器，在襯底的凹槽內(nèi)設置磁致伸縮材料層和壓電材料層。探測磁場時，在磁場作用下，磁致伸縮材料層膨脹導致壓電材料層被壓縮，在壓電材料層上出現(xiàn)電荷，從而改變半導體層中載流子的濃度，引起源極和漏極間的電信號變化，通過測試該電信號的變化實現(xiàn)磁場的探測。由于本發(fā)明中，源極和漏極之間的電信號對載流子濃度非常靈敏，所以本發(fā)明具有靈敏度高的優(yōu)點。另外，可以選擇不同的磁致伸縮材料以實現(xiàn)不同程度的膨脹，所以本發(fā)明具有量程寬的優(yōu)點。

以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是基于磁致伸縮效應的半導體磁場探測器的示意圖。

圖2是又一種基于磁致伸縮效應的半導體磁場探測器的示意圖。

圖3是再一種基于磁致伸縮效應的半導體磁場探測器的示意圖。