一种磁致伸缩磁场探测装置

技术领域

本发明涉及磁场探测领域，具体涉及一种磁致伸缩磁场探测装置。

背景技术

磁场传感器是将磁学信号转化为电信号的传感设备，磁场传感器是传感器中的重要一员。磁场传感器的应用遍及生产和生活中的各个方面。目前，常见的磁场传感器有霍尔传感器、磁通门传感器、磁阻型磁场传感器等。传统磁场探测装置多是基于体材料的，磁场探测灵敏度低。因此，寻求基于新型原理的磁场探测器仍是目前努力的方向之一。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种磁致伸缩磁场探测装置，包括基底、凹槽、磁致伸缩材料部、二维过渡金属硫属化合物层、第一电极、第二电极、施力部，凹槽设置在基底的表面，磁致伸缩材料部置于凹槽内的中部，二维过渡金属硫属化合物层置于基底和凹槽上，二维过渡金属硫属化合物层覆盖凹槽，第一电极和第二电极分别置于二维过渡金属硫属化合物层上凹槽的两侧，施力部置于的二维过渡金属硫属化合物层上磁致伸缩材料部的顶部。

更进一步地，磁致伸缩材料部与二维过渡金属硫属化合物层接触。

更进一步地，磁致伸缩材料部的顶面为粗糙表面。

更进一步地，施力部的底面为粗糙表面。

更进一步地，施力部的材料为贵金属。

更进一步地，施力部的材料为磁致伸缩材料，施力部的材料与磁致伸缩材料部的材料不同。

更进一步地，施力部的材料与磁致伸缩材料部的材料相同。

更进一步地，在施力部的底部，二维过渡金属硫属化合物层上设有孔洞，施力部贯穿孔洞与磁致伸缩材料部连接。

更进一步地，二维过渡金属硫属化合物层的材料为硫化钼、碲化钼、硒化钼、硫化钨、碲化钨、硒化钨。

更进一步地，基底的材料为绝缘材料。

本发明的有益效果：本发明提供了一种磁致伸缩磁场探测装置，凹槽设置在基底的表面，磁致伸缩材料部置于凹槽内的中部，二维过渡金属硫属化合物层置于基底和凹槽上，二维过渡金属硫属化合物层覆盖凹槽，第一电极和第二电极分别置于二维过渡金属硫属化合物层上凹槽的两侧，施力部置于的二维过渡金属硫属化合物层上磁致伸缩材料部的顶部。应用时，将本发明置于待测空间的磁场内，在磁场的作用下，磁致伸缩材料部伸长，从而改变了二维过渡金属硫属化合物层内的应力，从而改变了二维过渡金属硫属化合物层的导电特性，通过第一电极和第二电极测量二维过渡金属硫属化合物层导电特性的变化，实现待测磁场探测。在本发明中，在二维过渡金属硫属化合物层上磁致伸缩材料部的顶部还设有施力部，施力部通过压力加强了二维过渡金属硫属化合物层与磁致伸缩材料部的作用，并通过压力增加了二维过渡金属硫属化合物层内竖直方向的应力。因此，在磁致伸缩材料部伸长或膨胀时，二维过渡金属硫属化合物层的导电特性改变更多，因而本发明能够实现高灵敏度的磁场探测，在磁场探测领域具有良好的应用前景。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种磁致伸缩磁场探测装置的示意图。

图2是又一种磁致伸缩磁场探测装置的示意图。

图中：1、基底；2、凹槽；3、磁致伸缩材料部；4、二维过渡金属硫属化合物层；5、第一电极；6、第二电极；7、施力部；8、孔洞。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供了一种磁致伸缩磁场探测装置。如图1所示，该磁致伸缩磁场探测装置包括基底1、凹槽2、磁致伸缩材料部3、二维过渡金属硫属化合物层4、第一电极5、第二电极6、施力部7。凹槽2设置在基底1的表面。基底1的材料为绝缘材料。优选地，基底1的材料为二氧化硅或石英。磁致伸缩材料部3置于凹槽2内的中部，磁致伸缩材料部3不与凹槽2的侧壁接触，以防凹槽2的侧壁限制磁致伸缩材料部3伸长或膨胀。磁致伸缩材料部3的材料为铁或其它磁致伸缩材料，在此不做具体限制。二维过渡金属硫属化合物层4置于基底1和凹槽2上，二维过渡金属硫属化合物层4覆盖凹槽2。另外，二维过渡金属硫属化合物层4还固定在基底1上。在无磁场作用下，磁致伸缩材料部3与二维过渡金属硫属化合物层4接触，这样一来，当磁致伸缩材料部3伸长或膨胀时，能够对二维过渡金属硫属化合物层4产生更强的力学挤压作用。二维过渡金属硫属化合物层4的材料为硫化钼、碲化钼、硒化钼、硫化钨、碲化钨、硒化钨中的任一种。二维过渡金属硫属化合物层4中二维过渡金属硫属化合物的层数少于10层，以增强二维过渡金属硫属化合物层4导电特性对其应力及界面的敏感性。第一电极5和第二电极6分别置于二维过渡金属硫属化合物层4上凹槽2的两侧，用以连接外电路和测量二维过渡金属硫属化合物层4的导电特性。第一电极5和第二电极6的材料为金或银。施力部7置于的二维过渡金属硫属化合物层4上磁致伸缩材料部3的顶部。

应用时，将本发明置于待测空间的磁场内，在磁场的作用下，磁致伸缩材料部3伸长，从而改变了二维过渡金属硫属化合物层4内的应力，从而改变了二维过渡金属硫属化合物层4的导电特性，通过第一电极5和第二电极6测量二维过渡金属硫属化合物层4导电特性的变化，实现待测磁场探测。在本发明中，在二维过渡金属硫属化合物层4上磁致伸缩材料部3的顶部还设有施力部7，施力部7通过压力加强了二维过渡金属硫属化合物层4与磁致伸缩材料部3的作用，并通过压力增加了二维过渡金属硫属化合物层4内的应力。因此，在磁致伸缩材料部3伸长或膨胀时，二维过渡金属硫属化合物层4的导电特性改变更多，因而本发明能够实现高灵敏度的磁场探测。另外，磁致伸缩材料部3顶部的二维过渡金属硫属化合物层4内的应力改变时，也改变了二维过渡金属硫属化合物层4与基底1之间的界面，从而更多地改变了二维过渡金属硫属化合物层4的导电特性，从而实现更高灵敏度的磁场探测。

实施例2

在实施例1的基础上，磁致伸缩材料部3的顶面为粗糙表面，以便于增强磁致伸缩材料部3与二维过渡金属硫属化合物层4之间的力学作用，更多地改变二维过渡金属硫属化合物层4的应力，更多地改变二维过渡金属硫属化合物层4的导电特性。施力部7的底面为粗糙表面。这样一来，除施力部7对二维过渡金属硫属化合物层4施加压力外，施力部7还对二维过渡金属硫属化合物层4的微观区域施加限制作用，从微观区域改变二维过渡金属硫属化合物层4的应力，在二维过渡金属硫属化合物层4产生微观电导不均匀分布，从而更多地改变二维过渡金属硫属化合物层4的导电特性，从而提高磁场探测的灵敏度。

实施例3

在实施例2的基础上，施力部7的材料为贵金属。这样一来，在施力部7和二维过渡金属硫属化合物层4之间形成肖特基结。二维过渡金属硫属化合物层4内应力的改变还改变了该肖特基结，改变了界面处的局域电场，从而更多地改变了整个装置的导电特性，从而提高磁场探测的灵敏度。

实施例4

在实施例2的基础上，施力部7的材料为磁致伸缩材料，施力部7的材料与磁致伸缩材料部3的材料不同，也就是具有不同的磁致伸缩系数。这样一来，施力部7也能帮助二维过渡金属硫属化合物层4内应力改变，从而导致二维过渡金属硫属化合物层4导电特性改变更多；另外，施力部7的材料与磁致伸缩材料部3的材料不同，这样一来，在微观区域，二维过渡金属硫属化合物层4内会产生应力的不均匀分布和电导不均匀分布，从而更多地改变二维过渡金属硫属化合物层4的导电特性，从而提高磁场探测的灵敏度。

实施例5

在实施例2的基础上，施力部7的材料与磁致伸缩材料部3的材料相同，在施力部7的底部，二维过渡金属硫属化合物层4上设有孔洞8，施力部7贯穿孔洞8与磁致伸缩材料部3连接。这样一来，在磁致伸缩材料部3上铺设具有孔洞8的二维过渡金属硫属化合物层4后，直接在其上设置施力部7即可，制备简单。磁致伸缩材料贯穿孔洞8，加强了磁致伸缩材料对二维过渡金属硫属化合物层4的作用；另外，磁致伸缩材料还改变了孔洞8的尺寸和形貌。因此，本实施例中，磁致伸缩材料对二维过渡金属硫属化合物层4导电特性改变更多，能够实现更高灵敏度的磁场探测。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。