專利名稱：磁電阻自旋閥溫控開關(guān)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用巨磁電阻(GMR)自旋閥來制作溫控開關(guān)傳感器。
背景技術(shù)：
很多鐵磁材料的矯頑力的大小都與溫度有關(guān)，一般都隨著溫度的升高而逐漸降低，相關(guān)文獻(xiàn)很多，如Appl.Phys.Lett.Vol 77，2731，2000提到的在巨磁電阻自選閥材料中常用的Co。在美國(guó)IBM公司公布的一種專利(申請(qǐng)?zhí)?5105085.0)中描述了這樣一種方法，即在該片基上形成一個(gè)導(dǎo)電固定層，與各自旋閥元件絕緣。目前市場(chǎng)上的溫度傳感器主要有二極管溫度檢測(cè)器，主要用于監(jiān)視和保護(hù)電腦中的CPU(典型的如MaximIntegrated Products產(chǎn)品MAX6511/MAX6512，MAX1617等)，一般用于筆記本電腦，臺(tái)式PC，服務(wù)器或工作站，另外還有工業(yè)上廣泛使用的各種電阻溫度傳感器，如Pt電阻絲或薄膜電阻溫度傳感器，二極管溫度檢測(cè)器與CMOS電路兼容，但是各器件的溫度閥值都由廠家設(shè)定，不可更改。而Pt電阻絲或薄膜電阻溫度傳感器也無法自由地設(shè)定溫度門限，并且無法與CMOS電路兼容，若要設(shè)定溫度門限還需另外配上電子元件，并且一旦設(shè)定就無法更改。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種磁電阻自旋閥溫控開關(guān)傳感器，它利用了某些矯頑力對(duì)溫度的依賴較強(qiáng)的鐵磁材料來做自旋閥的自有層，達(dá)到對(duì)溫度的控制，并且可以自由的設(shè)定溫度門限或閥值。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種磁電阻自旋閥溫控開關(guān)傳感器本傳感器包括一個(gè)片基、一個(gè)比較器、一個(gè)絕緣層和一個(gè)固定電導(dǎo)體；所述片基上形成有兩個(gè)自旋閥元件，該兩個(gè)自旋閥元件與固定電導(dǎo)體之間設(shè)置有絕緣層，自旋閥元件電阻變化的磁場(chǎng)通過固定電導(dǎo)體所通過的電流控制，兩個(gè)自旋閥元件的電阻大小通過比較器進(jìn)行比較，并在該兩個(gè)自旋閥元件電阻大小不相等時(shí)輸出信號(hào)。
本發(fā)明的有益效果是利用了某些矯頑力對(duì)溫度的依賴較強(qiáng)的鐵磁材料來做自旋閥的自有層，達(dá)到對(duì)溫度的控制，并且可以自由的設(shè)定溫度門限或閥值；在適用溫度范圍內(nèi)可以任意設(shè)定溫度閥值，適用低溫-223K，高溫至少可達(dá)400K。


圖1是通過比較其連接的兩個(gè)自旋閥元件。
圖2是固定電導(dǎo)層與自旋閥元件及其絕緣層的位置關(guān)系。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明包括一個(gè)片基6、一個(gè)比較器7、一個(gè)絕緣層3和一個(gè)固定導(dǎo)電層8，固定電導(dǎo)體包括和兩個(gè)電源終端引出腳1、3和2、4；片基6上形成有兩個(gè)自旋閥元件A、B，如圖2中虛線所示，固定電導(dǎo)體層8必須覆蓋住兩個(gè)自旋閥元件A、B的長(zhǎng)邊，該兩個(gè)自旋閥元件與固定電導(dǎo)體之間設(shè)置有絕緣層3，施加在自旋閥元件A、B上的磁場(chǎng)通過固定電導(dǎo)體層8所通過的電流控制；自旋閥元件A、B的電阻大小通過比較器7進(jìn)行比較，并在自旋閥元件A、B電阻大小不相等時(shí)輸出信號(hào)。自旋閥元件A、B用光刻或掩模法形成于基片上，使他們的自由層和釘扎層磁化強(qiáng)度方向(即易軸方向)彼此平行。由于自旋閥元件A、B是在完全相同的工藝條件下制備的，因此在零場(chǎng)時(shí)他們的電阻相同，首先電流從引出腳2、4流入，并在溫度從高于反鐵磁層的Neel點(diǎn)的溫度下了冷卻下來，這樣自旋閥元件A、B的釘扎層的方向就相反，在沒有外加磁場(chǎng)和引出腳2、4流入的電流時(shí)，自由層和釘扎層都沿各自易軸方向，且方向相反。然后電流再從引出腳1、3端口通過固定電導(dǎo)層8時(shí)，加在自旋閥元件A、B上的由固定電導(dǎo)層8的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向相同，如圖1所示，即與其中一個(gè)自旋閥的易軸方向相同，與另一個(gè)自旋閥易軸方向相反，這樣當(dāng)與易軸方向相反的外磁場(chǎng)大于自由層的矯頑力時(shí)，就能使該自旋閥的自由層翻轉(zhuǎn)，使這個(gè)自旋閥的電阻發(fā)生變化，而另一個(gè)自旋閥由于磁場(chǎng)與自由層的方向平行不會(huì)使自由層翻轉(zhuǎn)，所以電阻不變，通過比較器7比較自旋閥元件A、B的電阻R1、R2大小就可以輸出信號(hào)。由于自旋閥A、B的矯頑力是溫度的函數(shù)、顯然我們可以通過調(diào)節(jié)固定電導(dǎo)層8的電流大小設(shè)定磁場(chǎng)閥值。當(dāng)外界溫度變化使自由層的矯頑力變?yōu)槲覀兯O(shè)定的磁場(chǎng)閥值的大小時(shí)，通過比較器7輸出的信號(hào)就可以得出這時(shí)自由層矯頑力所對(duì)應(yīng)的溫度，實(shí)現(xiàn)溫控開關(guān)的功能。由于電流大小可以隨意調(diào)節(jié)，所以可以設(shè)定各種溫度閥值。自旋閥自由層的矯頑力的不同大小對(duì)應(yīng)不同的溫度閥值。本發(fā)明的兩個(gè)自旋閥元件A、B由巨磁材料或隧道結(jié)材料制成，兩個(gè)自旋閥元件A、B的自由層都是由溫度敏感鐵磁材料制成。
權(quán)利要求
1.一種磁電阻自旋閥溫控開關(guān)傳感器，其特征在于，包括一個(gè)片基、一個(gè)比較器、一個(gè)絕緣層和一個(gè)固定電導(dǎo)體；所述片基上形成有兩個(gè)自旋閥元件，該兩個(gè)自旋閥元件與固定電導(dǎo)體之間設(shè)置有絕緣層，自旋閥元件電阻變化的磁場(chǎng)通過固定電導(dǎo)體所通過的電流控制，兩個(gè)自旋閥元件的電阻大小通過比較器進(jìn)行比較，并在該兩個(gè)自旋閥元件電阻大小不相等時(shí)輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁電阻自旋閥溫控開關(guān)傳感器，其特征在于，所述自旋閥元件用光刻或掩模法形成于所述基片上，所述自旋閥元件的自由層和釘扎層磁化強(qiáng)度方向彼此平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁電阻自旋閥溫控開關(guān)傳感器，其特征在于，所述自旋閥元件由巨磁材料或隧道結(jié)材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁電阻自旋閥溫控開關(guān)傳感器，其特征在于，所述自旋閥元件的自由層由溫度敏感鐵磁材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁電阻自旋閥溫控開關(guān)傳感器，包括一個(gè)片基、一個(gè)比較器、一個(gè)絕緣層和一個(gè)固定電導(dǎo)體；片基上形成有兩個(gè)自旋閥元件，該兩個(gè)自旋閥元件與固定電導(dǎo)體之間設(shè)置有絕緣層，自旋閥元件電阻變化的磁場(chǎng)通過固定電導(dǎo)體所通過的電流控制，兩個(gè)自旋閥元件的電阻大小通過比較器進(jìn)行比較，并在該兩個(gè)自旋閥元件電阻大小不相等時(shí)輸出信號(hào)。本發(fā)明利用了某些矯頑力對(duì)溫度的依賴較強(qiáng)的鐵磁材料來做自旋閥的自有層，達(dá)到對(duì)溫度的控制，并且可以自由的設(shè)定溫度門限或閥值；在適用溫度范圍內(nèi)可以任意設(shè)定溫度閥值，適用低溫－223K，高溫至少可達(dá)400K。
文檔編號(hào)G05D23/26GK1603995SQ20041009061
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者王磊, 豐家峰, 張謝群, 韓秀峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院物理研究所