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

本发明提供了一种磁隧道结微拉力探测器，如图1所示，包括反铁磁部1、钉扎部2、势垒部3、自由层部4、第一施力部5、第二施力部6。反铁磁部1的材料为硬磁反铁磁材料，具体地，反铁磁部1的材料为IrMn、PtMn、FeMn。钉扎部2置于反铁磁部1上。钉扎部2的材料为自旋性极化率高的金属或半金属，具体地，钉扎部2的材料为Co、Fe、CoFe、CoFeB、CoFeAl合金。势垒部3置于钉扎部2上。势垒部3的材料为氧化铝或氧化镁。自由层部4置于势垒部3上的中部。自由层部4的材料为磁各向异性弱的软磁材料，具体地，自由层部4的材料为NiFe合金、CoFe合金、CoFeB合金。第一施力部5和第二施力部6固定在势垒部3上的两端。第一施力部5和第二施力部6的材料为绝缘材料。第一施力部5和第二施力部6的材料在此不作限制。

在本发明中，钉扎部2、势垒部3、自由层部4形成磁隧道结。应用时，待测拉力作用到第一施力部5和第二施力部6，同时应用磁场作用于本发明。第一施力部5和第二施力部6改变势垒部3中的应力。通过测量施加微拉力时和未施加微拉力时，磁隧道结的磁电阻的差异，确定待测微拉力。在本发明中，待测微拉力改变了势垒部3内的应力，从而改变了势垒部3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部3内的应力，所以本发明具有微拉力探测灵敏度高的优点。

另外，在本发明中，微拉力不仅改变了势垒部3内的应力，而且改变了势垒部3与自由层部4之间的界面，从而改变了势垒部3与自由层部4之间界面的量子隧穿特性。因此，本发明能够实现更高灵敏度的微拉力探测。

实施例2

在实施例1的基础上，第一施力部5和第二施力部6分别与自由层部4的相对两侧面固定连接。也就是说，除第一施力部5和第二施力部6固定在势垒部3上外，第一施力部5和第二施力部6还固定连接自由层部4。这样一来，微拉力不仅改变了势垒部3内的应力，而且还改变了自由层部4内的应力，从而不仅改变了势垒部3的量子隧穿特性，而且改变了自由层部4内的自旋状态，从而更多地改变了磁隧道结的磁电阻，从而实现更高灵敏度的微拉力探测。

实施例3

在实施例1的基础上，如图2所示，还包括第一弹性部7和第二弹性部8，第一弹性部7和第二弹性部8设置在反铁磁部1上钉扎部2的相对两侧，势垒部3置于第一弹性部7、钉扎部2、第二弹性部8上，第一施力部5和第二施力部6分别固定在势垒部3上第一弹性部7和第二弹性部8的上侧。第一弹性部7和第二弹性部8与钉扎部2的高度相同。第一弹性部7和第二弹性部8为弹性绝缘材料。第一弹性部7和第二弹性部8的材料可以为弹性纤维或橡胶。这样一来，减少了钉扎部2对势垒部3的接触面积，从而减少了当势垒部3伸长时，钉扎部2对势垒部3的限制作用。当待测微拉力作用到第一施力部5和第二施力部6上时，势垒部3能够形变更多，从而更多地改变势垒部3的量子隧穿特性，从而实现更高灵敏度的微拉力探测。另外，因为第一弹性部7和第二弹性部8具有弹性，当微拉力不是沿图2中的水平方向时，微拉力还会使得第一弹性部7或第二弹性部8在图2中的竖直方向形变，从而带动势垒部3弯曲，从而使得势垒部3内产生更多的应力，从而更多地改变势垒部3的量子隧穿特性，从而实现微拉力更细致特征的探测。

更进一步地，在自由层部4下侧，势垒部3薄；在自由层部4的外侧，势垒部3厚。这样一来，一方面，第一施力部5和第二施力部6能够更稳定地固定在势垒部3上；另一方面，在自由层部4下侧，电子能够更多地量子隧穿穿过势垒部3。当在第一施力部5和第二施力部6上施加待测微拉力时，从势垒部3中穿过的电子数目变化更多，从而实现更高灵敏度的微拉力探测。

实施例4

在实施例3的基础上，势垒部3的顶面具有粗糙的凸起。粗糙凸起的形状在此不做限制。相邻粗糙凸起之间不连接。优选地，相邻粗糙凸起之间的距离小于40纳米，以便产生强电场耦合。这样一来，在第一施力部5和第二施力部6的作用下，不仅改变了势垒部3内部的应力，而且改变了势垒部3顶面粗糙凸起之间的距离，从而改变了粗糙凸起之间的局域电场，从而更多地改变了势垒部3的量子隧穿特性，从而实现了更高灵敏度的微拉力探测。

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。