[發明專利]一種石墨烯高靈敏溫度傳感器

在審

• 申請號: 202110981870.1
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113670465A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 于孟今
• 申請（專利權）人: 于孟今
• 主分類號: G01K7/36
• 分類號: G01K7/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及溫度傳感領域，具體提供了一種石墨烯高靈敏溫度傳感器。釘扎層置于反鐵磁層上，釘扎層的材料為自旋性極化率高的金屬或半金屬，勢壘層置于釘扎層上，石墨烯層置于勢壘層上，自由層置于石墨烯層上，自由層的材料為磁各向異性弱的軟磁材料，石墨烯層延伸出勢壘層和自由層，用以從環境中吸收熱量。在本發明中，釘扎層、勢壘層/石墨烯層、自由層形成磁隧道結。應用時，應用磁場作用于本發明；同時，將本發明置于待測環境中。通過測量置于待測環境時和常溫時，磁隧道結的磁電阻的差異，確定待測環境的溫度。本發明利用了磁隧道結的量子隧穿特性，具有溫度探測靈敏度高的優點。

技術領域

本發明涉及溫度傳感領域，具體涉及一種石墨烯高靈敏溫度傳感器。

背景技術

溫度傳感器用于測量給定空間的溫度信息，并且將溫度信息轉換為特點的信號。目前常用的溫度傳感器為熱敏電阻式溫度傳感器、光纖溫度傳感器。目前常見的熱敏電阻式溫度傳感器或光纖溫度傳感器的探測靈敏度低，不能滿足超導研究等特殊領域中高靈敏度溫度探測的需求。

發明內容

為解決以上問題，本發明提供了一種石墨烯高靈敏溫度傳感器，包括反鐵磁層、釘扎層、勢壘層、石墨烯層、自由層，反鐵磁層的材料為硬磁反鐵磁材料，釘扎層置于反鐵磁層上，釘扎層的材料為自旋性極化率高的金屬或半金屬，勢壘層置于釘扎層上，石墨烯層置于勢壘層上，自由層置于石墨烯層上，自由層的材料為磁各向異性弱的軟磁材料，石墨烯層延伸出勢壘層和自由層。

更進一步地，在勢壘層上部，石墨烯層中設有孔洞。

更進一步地，孔洞的形狀為圓形、方形或矩形。

更進一步地，孔洞周期性設置。

更進一步地，周期為方形周期。

更進一步地，孔洞的尺寸小于100納米。

更進一步地，石墨烯層中石墨烯的層數少于6層。

更進一步地，自由層的材料為NiFe合金、CoFe合金、CoFeB合金。

更進一步地，釘扎層的材料為Co、Fe、CoFe、CoFeB、CoFeAl合金。

更進一步地，反鐵磁層的材料為IrMn、PtMn、FeMn。

本發明的有益效果：本發明提供了一種石墨烯高靈敏溫度傳感器，包括反鐵磁層、釘扎層、勢壘層、石墨烯層、自由層，反鐵磁層的材料為硬磁反鐵磁材料，釘扎層置于反鐵磁層上，釘扎層的材料為自旋性極化率高的金屬或半金屬，勢壘層置于釘扎層上，石墨烯層置于勢壘層上，自由層置于石墨烯層上，自由層的材料為磁各向異性弱的軟磁材料，石墨烯層延伸出勢壘層和自由層。在本發明中，釘扎層、勢壘層/石墨烯層、自由層形成磁隧道結。應用時，應用磁場作用于本發明；同時，將本發明置于待測環境中。通過測量置于待測環境時和常溫時，磁隧道結的磁電阻的差異，確定待測環境的溫度。在本發明中，石墨烯層延伸出勢壘層和自由層的部分從待測環境中吸收熱，通過石墨烯層的熱傳遞，改變了勢壘層的溫度，從而改變了勢壘層的量子隧穿特性，從而改變了磁隧道結的磁電阻。因為磁隧道結的磁電阻嚴重地依賴于勢壘層的量子隧穿特性，所以本發明具有溫度探測靈敏度高的優點。

以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是一種石墨烯高靈敏溫度傳感器的示意圖。

圖2是又一種石墨烯高靈敏溫度傳感器的示意圖。

圖中：1、反鐵磁層；2、釘扎層；3、勢壘層；4、石墨烯層；5、自由層；6、孔洞。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。

實施例1