[发明专利]一种石墨烯高灵敏温度传感器

说明书

本发明涉及温度传感领域，具体提供了一种石墨烯高灵敏温度传感器。钉扎层置于反铁磁层上，钉扎层的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，势垒层置于钉扎层上，石墨烯层置于势垒层上，自由层置于石墨烯层上，自由层的材料为磁各向异性弱的软磁材料，石墨烯层延伸出势垒层和自由层，用以从环境中吸收热量。在本发明中，钉扎层、势垒层/石墨烯层、自由层形成磁隧道结。应用时，应用磁场作用于本发明；同时，将本发明置于待测环境中。通过测量置于待测环境时和常温时，磁隧道结的磁电阻的差异，确定待测环境的温度。本发明利用了磁隧道结的量子隧穿特性，具有温度探测灵敏度高的优点。

技术领域

本发明涉及温度传感领域，具体涉及一种石墨烯高灵敏温度传感器。

背景技术

温度传感器用于测量给定空间的温度信息，并且将温度信息转换为特点的信号。目前常用的温度传感器为热敏电阻式温度传感器、光纤温度传感器。目前常见的热敏电阻式温度传感器或光纤温度传感器的探测灵敏度低，不能满足超导研究等特殊领域中高灵敏度温度探测的需求。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种石墨烯高灵敏温度传感器，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、石墨烯层、自由层，反铁磁层的材料为硬磁反铁磁材料，钉扎层置于反铁磁层上，钉扎层的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，势垒层置于钉扎层上，石墨烯层置于势垒层上，自由层置于石墨烯层上，自由层的材料为磁各向异性弱的软磁材料，石墨烯层延伸出势垒层和自由层。

更进一步地，在势垒层上部，石墨烯层中设有孔洞。

更进一步地，孔洞的形状为圆形、方形或矩形。

更进一步地，孔洞周期性设置。

更进一步地，周期为方形周期。

更进一步地，孔洞的尺寸小于100纳米。

更进一步地，石墨烯层中石墨烯的层数少于6层。

更进一步地，自由层的材料为NiFe合金、CoFe合金、CoFeB合金。

更进一步地，钉扎层的材料为Co、Fe、CoFe、CoFeB、CoFeAl合金。

更进一步地，反铁磁层的材料为IrMn、PtMn、FeMn。

本发明的有益效果：本发明提供了一种石墨烯高灵敏温度传感器，包括反铁磁层、钉扎层、势垒层、石墨烯层、自由层，反铁磁层的材料为硬磁反铁磁材料，钉扎层置于反铁磁层上，钉扎层的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，势垒层置于钉扎层上，石墨烯层置于势垒层上，自由层置于石墨烯层上，自由层的材料为磁各向异性弱的软磁材料，石墨烯层延伸出势垒层和自由层。在本发明中，钉扎层、势垒层/石墨烯层、自由层形成磁隧道结。应用时，应用磁场作用于本发明；同时，将本发明置于待测环境中。通过测量置于待测环境时和常温时，磁隧道结的磁电阻的差异，确定待测环境的温度。在本发明中，石墨烯层延伸出势垒层和自由层的部分从待测环境中吸收热，通过石墨烯层的热传递，改变了势垒层的温度，从而改变了势垒层的量子隧穿特性，从而改变了磁隧道结的磁电阻。因为磁隧道结的磁电阻严重地依赖于势垒层的量子隧穿特性，所以本发明具有温度探测灵敏度高的优点。

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是一种石墨烯高灵敏温度传感器的示意图。

图2是又一种石墨烯高灵敏温度传感器的示意图。

图中：1、反铁磁层；2、钉扎层；3、势垒层；4、石墨烯层；5、自由层；6、孔洞。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1