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

本发明提供了一种石墨烯高灵敏温度传感器，如图1所示，包括反铁磁层1、钉扎层2、势垒层3、石墨烯层4、自由层5。反铁磁层1的材料为硬磁反铁磁材料，具体地，反铁磁层的材料为IrMn、PtMn、FeMn。钉扎层2置于反铁磁层1上。钉扎层2的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，具体地，钉扎层2的材料为Co、Fe、CoFe、CoFeB、CoFeAl合金。势垒层3置于钉扎层2上。势垒层3的材料为氧化铝或氧化镁。石墨烯层4置于势垒层3上。也就是说，石墨烯层4铺设在势垒层3上，具体铺设方式为化学气相沉积。因为化学气相沉积方式制备的石墨烯层具有较高的纯净度。自由层5置于石墨烯层4上，自由层5的材料为磁各向异性弱的软磁材料，具体地，自由层5的材料为NiFe合金、CoFe合金、CoFeB合金。上述合金可以通过共电子束蒸发镀膜的方式制备，因为电子束蒸发镀膜制备的样品具有较高的纯净度。石墨烯层4延伸出势垒层3和自由层5，也就是说，石墨烯层4部分地伸出势垒层3和自由层5，形成伸出部，伸出部用于探测环境的温度，吸收环境中的热量，因为石墨烯为热的良导体，所以石墨烯层4能够很好地将热量传递给势垒层3。势垒层3的厚度小于3纳米，以便于势垒层3/石墨烯层4复合层能够消除钉扎层2和自由层5之间的磁交换耦合，并且能够在钉扎层和2自由层5之间形成量子隧穿。本发明中势垒层3和石墨烯层4构成复合层，它们执行着势垒的功能。

在本发明中，钉扎层2、势垒层3/石墨烯层4复合层、自由层5形成磁隧道结。也就是说，石墨烯层4也执行着势垒的作用。应用时，应用磁场作用于本发明；同时，将本发明置于待测温度环境中。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4延伸出势垒层3和自由层5的部分从待测环境中吸收热，通过石墨烯层4的热传递，改变了势垒层3的温度，从而改变了势垒层3/石墨烯层4复合层的量子隧穿特性，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3和石墨烯层4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。

在本发明中，石墨烯层4不仅被用于从环境中吸收热量，而且被用于将热量传递给势垒层3，并且电子容易量子隧穿过石墨烯层4。另外，温度变化时，石墨烯层4本身的量子隧穿特性也发生变化。综合以上，石墨烯层4在本发明中多方面取得了较好的效果。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，在势垒层3上部，石墨烯层4中设有孔洞6，孔洞6的形状为圆形、方形、矩形或菱形，孔洞6周期性设置，孔洞6排布的周期为方形周期或矩形周期。这样一来，石墨烯层4能够将热量从环境中传递给势垒层3，但是，由于接触面积小，较少的热量传递到势垒层3，势垒层3的量子隧穿特性改变少。因此，本实施例适合在较高温环境中测量温度。

更进一步地，孔洞的尺寸小于100纳米，以便于势垒层3中的温度改变更少，从而更少地改变势垒层3的量子隧穿特性，从而使得本实施例能够在更高的温度环境中应用。

实施例3

在实施例2的基础上，石墨烯层4中石墨烯的层数少于6层。更进一步地，在势垒层3上，石墨烯层4中石墨烯的层数少于2层，以便于更多的电子能够从势垒层3/石墨烯层4复合层中量子隧穿穿过。由于石墨烯为热良导体，两层的石墨烯层4也能够实现良好的导热效果。这样一来，当环境温度改变时，从而势垒层3/石墨烯层4复合层量子隧穿穿过的电子数目改变更多，从而更多地改变磁隧道结的磁电阻，从而提高温度探测的灵敏度。

实施例4

在实施例2的基础上，在石墨烯层4伸出势垒层3和自由层5的部分上设有吸热材料颗粒。吸热材料颗粒的尺寸相对于石墨烯层4的厚度大、与环境具有更多的接触面积，能够从环境中吸收更多的热量，从而将更多的热量传递给势垒层3，从而更多地改变势垒层3/石墨烯层4复合层的量子隧穿特性，从而实现更高灵敏度的温度探测。在应用中，吸热材料颗粒的数目或尺寸可以根据待测环境的温度范围确定，以便于势垒层3/石墨烯层4的量子隧穿特性对温度更为敏感。

实施例5

在实施例1的基础上，石墨烯层4伸出势垒层3和自由层5的部分层数多；石墨烯层4夹持在势垒层3和自由层5中的部分层数少。这样一来，石墨烯层4伸出势垒层3和自由层5的部分能够吸收更多的热；当温度变化时，石墨烯层4夹持在势垒层3和自由层5中的部分本身的电子隧穿特性改变更多，从而实现更高灵敏度的温度探测。

更进一步地，在石墨烯层4伸出势垒层3和自由层5的部分，石墨烯层4中层与层之间设有间隙，以便于与环境具有更多的接触面积，能够从环境吸收更多的热量，从而更多地改变势垒层3/石墨烯层4复合层的量子隧穿特性，从而实现更高灵敏度的温度探测。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。