一种调控磁电阻比值的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种调控磁电阻比值的方法，属于磁传感器以及磁电控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 通常来说，磁电阻指的是电阻率随外磁场的变化而变化的现象。磁电阻的大小通 常用MR = (RH-RQ) /R〇来衡量，其中RH为外磁场Η下的电阻，R〇为没有外磁场下的电阻。磁电阻 效应在磁存储，磁传感器领域有巨大的应用前景。磁电阻越大，则制成的磁传感器越灵敏， 信噪比也越高。由于受洛伦兹力的影响，所有的材料都有磁电阻效应，但是一般磁电阻很 小，没有实际应用的价值。目前为止，各向异性磁电阻、巨磁电阻、隧穿磁电阻、庞磁电阻以 及奇异磁电阻等具有较大磁电阻比值，并成功应用到磁传感器或磁读头领域。
[0003] 2015年山东大学自旋电子学课题组在Al/Ge肖特基结中成功发现了整流磁电阻效 应，并申请了专利。不同于之前提到的各类磁电阻效应，整流磁电阻指的是输入一个纯的正 弦交流电流，测量整流后的直流电压，该整流电压随着磁场显著变化的现象。该整流磁电阻 被定义为:MR= (Vh-Vq)/Vq，其中Vh为外磁场Η下的整流电压，V〇为没有外磁场下的整流电压。 Al/Ge肖特基结室温下的整流磁电阻效应高达200%，而其直流磁电阻仅有80%。整流磁电 阻效应正是整流效应和磁电阻效应协同作用的结果。
[0004] 目前为止，不管采用何种磁电阻机制，磁电阻的大小是无法调控的。一旦样品被制 备出来，磁电阻的比值就已经固定，这极大的限制了磁电阻的应用场景。鉴于以上情况，我 们在整流磁电阻的基础上，通过调控直流电流和交流电流的成分比实现了调控磁电阻大小 的目标。该调控方法可以应用到所有具有整流磁电阻效应的器件中，在磁传感器以及磁电 调控领域有极大的应用前景。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种调控磁电阻比值的方法。本发明利用交流 电流和直流电流共同作用来增大磁电阻比值，并提高磁传感器的信噪比和测量精度。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] 一种调控磁电阻比值的方法，包括：
[0008] 1)在具有整流磁电阻器件的两端施加一个固定幅值的交流电流，由于所述器件具 有整流磁电阻，故所述器件产生一个随外磁场变化的整流电压；
[0009] 2)同时，在所述交流电流的基础上耦合上一个直流电流Ii，此时输出的交流电流 十目号存在Ιι的平移:i = I〇Sin(wt)+Ii;
[0010] 3)检测所述器件随外磁场变化所产生的整流电压VH: 1? := Hi * 其中Η代表外磁场的强度，T代表所述交流电流的周期；
[0011] 4)调节施加在所述器件上电流的直流分量h的大小，从而调节整流电压VH的大小， 最终调节磁电阻比值MR=(V H-VQ)/V〇。本发明是利用所述器件既具有整流磁电阻，又具有直 流磁电阻，进而实现调节整流电压VH的大小，最终达到调节磁电阻比值的技术效果。
[0012] 本发明的原理是：
[0013] 在整流磁电阻的基础上，通过调节不同直流电流和交流电流的比例，由于直流磁 电阻和交流磁电阻两者非线性耦合，通过直流磁电阻和交流磁电阻之间的竞争作用，从而 调节整流电压随磁场的变化曲线，达到调控磁电阻比值的目的。
[0014] 基于此方法，在室温条件下，我们在硅基整流磁电阻器件中实现了高达2000 %的 磁电阻比值，与此同时其整流磁电阻仅为49.3%，直流磁电阻为66.1%。
[0015] 理论上说，只要具有整流磁电阻，即可使用这种方法调控。整流磁电阻效应原则上 可以在同时具有整流效应和磁电阻效应的PN结、肖特基结和非对称势皇的磁隧道结中实 现。
[0016] 本发明的优势在于：
[0017] 1、本发明所述调控磁电阻比值的方法能够提高磁电阻比值，提高传感器的测量精 度和信噪比。在硅基肖特基器件中，本发明在室温实现了高达2000%的磁电阻比值。
[0018] 2、本发明所述调控磁电阻比值的方法具有通用性。能够应用到所有具有整流磁电 阻效应的器件中。例如在基于硅和锗的肖特基结，PN结以及在非对称势皇的磁隧道结中。
[0019] 3、本发明所述调控磁电阻比值的方法不需要高的工作电压(〈IV)，具有低功耗的 优势。器件不会长时间处于高电压状态，使用寿命更长。
[0020] 4、本发明所述调控磁电阻比值的方法，交流和直流电混合在高频信号传输，金属 电解以及微分电导测量等方面有重要的应用价值，因而直流和交流的混合是一种非常成熟 的技术，只需要用电容和电阻等基础元件，电路连接简单。
[0021] 5、本发明所述调控磁电阻比值的方法，是基于肖特基结、PN结等，与当今的半导体 工艺相兼容，有助于大规模生产。
【附图说明】
[0022] 图1为硅基整流磁电阻器件的结构示意图，其中，所述电流方向垂直于该硅衬底， 所述外部磁场方向同所述电流方向垂直；
[0023]图2为300K的环境温度下，在硅基肖特基结中，固定交流电流的幅值为50μΑ，ΒΡ?ο =50μΑ;调节不同电流直流分量Ii (-1 ΟμΑ~1 ΟμΑ)，测得整流电压随磁场的变化曲线；
[0024] 图3为300Κ的环境温度下，磁电阻比值随着电流直流分量1!的变化图。最高实现了 高达2000 %的磁电阻比值。
【具体实施方式】：
[0025] 下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不仅限于此。
[0026] 如图1-3所示。
[0027] 实施例1、
[0028] 一种调控磁电阻比值的方法，包括：
[0029] 1)在具有整流磁电阻器件的两端施加一个固定幅值的交流电流i = Iosin(wt);由 于所述器件具有整流磁电阻，故所述器件产生一个随外磁场变化的整流电压；
[0030] 2)同时，在所述交流电流的基础上耦合上一个直流电流Ii，此时输出的交流电流 信号存在Ιι的平移:i = Iosin(wt)+Ii;
[0031] 3)检测所