专利摘要

本发明涉及微型磁传感器，具体是一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件及其制造方法。本发明解决了现有微型磁传感器不适用于深空、深海、深地的磁场矢量信息测量的问题。一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件包括SiO2基底、下金属电极板、磁敏材料层、上金属电极板；其中，磁敏材料层由N个Fe3O4纳米颗粒层与N+1个聚合物层交替层叠构成，N为正整数；下金属电极板层叠于SiO2基底的上表面；磁敏材料层层叠于下金属电极板的上表面；上金属电极板层叠于磁敏材料层的上表面。本发明适用于各种场合的磁场矢量信息测量，尤其适用于深空、深海、深地的磁场矢量信息测量。

权利要求

1.一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件，其特征在于：包括SiO₂基底（1）、下金属电极板（2）、磁敏材料层（3）、上金属电极板（4）；其中，磁敏材料层（3）由N个Fe₃O₄纳米颗粒层（5）与N+1个聚合物层（6）交替层叠构成，N为正整数；下金属电极板（2）层叠于SiO₂基底（1）的上表面；磁敏材料层（3）层叠于下金属电极板（2）的上表面；上金属电极板（4）层叠于磁敏材料层（3）的上表面。

2.一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法，该方法用于制造如权利要求1所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

a.选取SiO₂基底（1），并在SiO₂基底（1）的上表面溅射下金属电极板（2）；

b.在下金属电极板（2）的上表面涂覆光刻胶层（7）；

c.在光刻胶层（7）的上表面层叠掩膜版（8），并对光刻胶层（7）进行紫外曝光；

d.对掩膜版（8）进行剥离，并对光刻胶层（7）进行显影处理；

e.在下金属电极板（2）的上表面交替沉积N+1个聚合物层（6）和N个Fe₃O₄纳米颗粒层（5）；N+1个聚合物层（6）与N个Fe₃O₄纳米颗粒层（5）共同构成磁敏材料层（3）；

f.在光刻胶层（7）的上表面和磁敏材料层（3）的上表面溅射上金属电极板（4）；

g.对光刻胶层（7）进行剥离。

说明书

技术领域

本发明涉及微型磁传感器，具体是一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件及其制造方法。

背景技术

深空、深海、深地广泛存在的磁场直接或间接反映着空间环境的资源分布变化规律，磁场矢量信息的准确测量是探测和认知深空、深海、深地的重要手段。目前，磁场矢量信息的测量主要是通过微型磁传感器来实现的。然而，深空、深海、深地的测量环境比较恶劣，因此要求微型磁传感器具有较高的性能指标。在现有技术条件下，根据磁场检测机理的不同，微型磁传感器可分为霍尔磁传感器和磁阻传感器。其中，霍尔磁传感器是利用半导体材料的霍尔效应来进行磁场检测。霍尔磁传感器受其磁场检测机理所限，存在响应速度慢、功耗大、受温度影响大的问题，因而其并不适用于深空、深海、深地的磁场矢量信息测量。磁阻传感器是利用磁场作用下磁敏材料阻值变化的磁阻效应来进行磁场检测。磁阻传感器受其磁场检测机理所限，存在磁滞大、功耗大、受温度影响大的问题，因而其同样不适用于深空、深海、深地的磁场矢量信息测量。综上所述，现有微型磁传感器受其磁场检测机理所限，普遍不适用于深空、深海、深地的磁场矢量信息测量。为此有必要发明一种全新的微型磁传感器，以解决现有微型磁传感器存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决现有微型磁传感器不适用于深空、深海、深地的磁场矢量信息测量的问题，提供了一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件及其制造方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件，包括SiO₂基底、下金属电极板、磁敏材料层、上金属电极板；其中，磁敏材料层由N个Fe₃O₄纳米颗粒层与N+1个聚合物层交替层叠构成，N为正整数；下金属电极板层叠于SiO₂基底的上表面；磁敏材料层层叠于下金属电极板的上表面；上金属电极板层叠于磁敏材料层的上表面。

工作时，下金属电极板、磁敏材料层、上金属电极板共同构成磁敏电容。将下金属电极板、上金属电极板分别与电容检测电路连接。将磁敏材料层置于被测磁场中。具体工作过程如下：被测磁场进入磁敏材料层的Fe₃O₄纳米颗粒层，使得Fe₃O₄纳米颗粒层的纳米颗粒团簇形状发生改变，由此使得Fe₃O₄纳米颗粒层的介电常数发生改变，进而使得磁敏电容的电容值发生改变。通过电容检测电路测量出电容值的变化量，即可准确测量出被测磁场矢量信息。在此过程中，聚合物层起到绝缘作用。基于上述过程，本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件利用磁电容效应实现了磁场矢量信息测量。与现有微型磁传感器相比，本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件具有如下优点：其一，本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件利用Fe₃O₄纳米颗粒层的超顺磁特性进行磁场矢量信息测量。Fe₃O₄纳米颗粒层因其具有超顺磁特性，所以能够快速响应磁场变化，且没有剩磁和矫顽力，同时还具有无磁滞、受温度影响小的特点。因此与现有微型磁传感器相比，本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件响应速度更快、受温度影响更小、无磁滞。其二，本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件通过测量磁敏电容的电容值变化量进行磁场矢量信息测量。磁敏电容具有功耗小的特点。因此与现有微型磁传感器相比，本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件功耗更小。综上所述，本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件通过采用全新的磁场检测机理，具备了响应速度快、功耗小、受温度影响小、无磁滞等一系列特点，因此其完全适用于深空、深海、深地等恶劣环境中磁场矢量信息测量。

一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法（该方法用于制造本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件），该方法是采用如下步骤实现的：

a.选取SiO₂基底，并在SiO₂基底的上表面溅射下金属电极板；

b.在下金属电极板的上表面涂覆光刻胶层；

c.在光刻胶层的上表面层叠掩膜版，并对光刻胶层进行紫外曝光；

d.对掩膜版进行剥离，并对光刻胶层进行显影处理；

e.在下金属电极板的上表面交替沉积N+1个聚合物层和N个Fe₃O₄纳米颗粒层；N+1个聚合物层与N个Fe₃O₄纳米颗粒层共同构成磁敏材料层；

f.在光刻胶层的上表面和磁敏材料层的上表面溅射上金属电极板；

g.对光刻胶层进行剥离。

本发明通过采用全新的磁场检测机理，有效解决了现有微型磁传感器不适用于深空、深海、深地的磁场矢量信息测量的问题，适用于各种场合的磁场矢量信息测量，尤其适用于深空、深海、深地的磁场矢量信息测量。

附图说明

图1是本发明的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法的步骤a的示意图。

图2是本发明的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法的步骤b的示意图。

图3是本发明的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法的步骤c的示意图。

图4是本发明的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法的步骤d的示意图。

图5是本发明的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法的步骤e的示意图。

图6是本发明的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法的步骤f的示意图。

图7是本发明的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法的步骤g的示意图。

图8是本发明的磁敏材料层的结构示意图。

图中：1-SiO₂基底，2-下金属电极板，3-磁敏材料层，4-上金属电极板，5-Fe₃O₄纳米颗粒层，6-聚合物层，7-光刻胶层，8-掩膜版。

具体实施方式

一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件，包括SiO₂基底1、下金属电极板2、磁敏材料层3、上金属电极板4；其中，磁敏材料层3由N个Fe₃O₄纳米颗粒层5与N+1个聚合物层6交替层叠构成，N为正整数；下金属电极板2层叠于SiO₂基底1的上表面；磁敏材料层3层叠于下金属电极板2的上表面；上金属电极板4层叠于磁敏材料层3的上表面。

一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件的制造方法（该方法用于制造本发明所述的一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件），该方法是采用如下步骤实现的：

a.选取SiO₂基底1，并在SiO₂基底1的上表面溅射下金属电极板2；

b.在下金属电极板2的上表面涂覆光刻胶层7；

c.在光刻胶层7的上表面层叠掩膜版8，并对光刻胶层7进行紫外曝光；

d.对掩膜版8进行剥离，并对光刻胶层7进行显影处理；

e.在下金属电极板2的上表面交替沉积N+1个聚合物层6和N个Fe₃O₄纳米颗粒层5；N+1个聚合物层6与N个Fe₃O₄纳米颗粒层5共同构成磁敏材料层3；

f.在光刻胶层7的上表面和磁敏材料层3的上表面溅射上金属电极板4；

g.对光刻胶层7进行剥离。

一种基于纳米磁颗粒的磁矢量敏感元件及其制造方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。