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

本发明提供了一种高灵敏磁隧道结温度探测器，如图1所示，包括反铁磁层1、钉扎层2、势垒层3、自由层4、热膨胀材料、贵金属层6。反铁磁层1的材料为硬磁反铁磁材料，具体地，反铁磁层1的材料为IrMn、PtMn、FeMn。钉扎层2置于反铁磁层上。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。自由层4置于势垒层3上。自由层4的材料为磁各向异性弱的软磁材料，具体地，自由层4的材料为NiFe合金、CoFe合金、CoFeB合金。自由层4中设有孔洞5。孔洞的尺寸在此不作限制。孔洞5周期性排列，孔洞5排列的周期为方形或矩形，在此不做限制。热膨胀材料填充满孔洞5。贵金属层6置于自由层4上，热膨胀材料与贵金属层6接触。热膨胀材料为绝缘热膨胀材料。加热时，热膨胀材料能够发生膨胀，但是热膨胀材料不导电。热膨胀材料可以为橡胶或其他高分子材料。热膨胀材料膨胀时改变了自由层4内的应力。

在本发明中，钉扎层2、势垒层3、自由层4形成磁隧道结。应用时，将本发明置于待测环境中；同时应用磁场作用于本发明。通过测量在待测环境中，磁隧道结的磁电阻的变化，确定待测环境的温度。在本发明中，贵金属层6从环境中吸收热量，从而使得热膨胀材料产生膨胀，从而改变势垒层3和自由层4内部的应力，从而改变势垒层3的量子隧穿特性和自由层4内的自旋状态，从而改变磁隧道结的磁电阻。因为磁隧道结的磁电阻严重地依赖于势垒层3的量子隧穿特性和自由层4内的自旋状态，所以本发明具有温度探测灵敏度高的优点。另外，本发明是基于传统电学的，设备简单。

在本发明中，贵金属层6不仅能够被用作电极，以测量磁隧道结的磁电阻，而且贵金属层6与外界接触，作为热的良导体，贵金属层能够将外界的热量传递到热膨胀材料，从而使得热膨胀材料发生膨胀。

在本发明中，贵金属层6优选为金。金材料不仅具有良好的导热特性，使得热膨胀材料发生更多的形变，而且具有良好的导电特性，用以测量磁隧道结的磁电阻。

另外，在本发明中，热膨胀材料还与势垒层3接触，热膨胀材料温度升高时，还改变了势垒层3的量子隧穿特性。另外，当热膨胀材料发生膨胀时，也改变了自由层4与势垒层3之间的界面，从而改变了电子从该界面穿过的量子隧穿几率。所以当环境温度变化时，本发明磁隧道结的磁电阻能够发生较大幅度的变化，从而实现高灵敏度的温度探测。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，孔洞5的底部粗，孔洞5的顶部细。这样一来，在孔洞5底部的热膨胀材料多；在孔洞5顶部的热膨胀材料少。这样一来，当热膨胀材料吸收相同的热量时，在孔洞5底部产生的膨胀更多，而孔洞5的底部与势垒层3接触，距离势垒层3与自由层4的界面也近，对势垒层3和自由层4之间的界面改变更多。因此，本实施例的设置能够更多地改变势垒层3的量子隧穿特性、更多地改变势垒层3与自由层4之间的界面的量子隧穿几率。也就是说，当热膨胀材料吸收相同的热量时，磁隧道结的磁电阻改变更多，从而能够实现更高灵敏度的温度探测。

实施例3

在实施例2的基础上，如图3所示，还包括压电材料颗粒7，压电材料颗粒7置于孔洞5内的热膨胀材料中。当热膨胀材料膨胀时，压电材料颗粒7受到压力，从而在压电材料颗粒7表面产生电荷。这些电荷距离自由层4和势垒层3非常近，从而改变了自由层4和势垒层3附近的局域电场，从而改变了势垒层3的量子隧穿特性和自由层4的导电特性，从而实现更高灵敏度的温度探测。

更进一步地，压电材料颗粒7置于势垒层3的表面上。也就是说，压电材料颗粒7的部分表面与势垒层3接触。这样一来，当热膨胀材料膨胀时，压电材料颗粒7表面的电荷更能够改变势垒层3附近的局域电场，从而改变势垒层3的量子隧穿特性，从而更多地改变磁隧道结的磁电阻，从而实现更高灵敏度的温度探测。另外，压电材料颗粒7具有较大的尺寸，压电材料颗粒7的尺寸大于自由层4的厚度，压电材料颗粒7部分地与势垒层3接触，压电材料颗粒7部分地嵌入到贵金属层6内，也能实现上述技术效果，但是，这样的设计结构简单，不必要限定压电材料颗粒7的尺寸，容易制备。

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。