1.本发明是巨磁阻进行快速且准确的瞬时温度测量系统，属于温度传感技术领域。
背景技术：
2.我国工业现代化的进程和电子信息产业连续的高速增长，带动了传感器市场的快速上升。温度传感器作为传感器中的重要一类，占整个传感器总需求量的40%以上。温度传感器是利用ntc的阻值随温度变化的特性，将非电学的物理量转换为电学量，从而可以进行温度精确测量与自动控制的半导体器件。温度传感器用途十分广阔，可用作温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量等而被广泛的应用于彩电、电脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域。近年来汽车电子、消费电子行业的快速增长带动了我国温度传感器需求的快速增长。
3.由于工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围的不断扩大，所以对温度监测技术的要求也愈来愈高，电子元器件小型化不仅存在于分立器件，也是整个电子元器件技术的发展趋势。发展至今，虽然器件小型化的设计难度越来越高，需要周边配套设备如贴片机等的研发投入也越来越大，但来自市场以及军事等领域的进一步小型化的需求仍然强劲。巨磁阻（gmr）效应是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。巨磁阻是一种量子力学效应，它产生于层状的磁性薄膜结构。这种结构是由铁磁材料和非铁磁材料薄层交替叠合而成。当铁磁层的磁矩相互平行时，载流子与自旋有关的散射最小，材料有最小的电阻，即低电阻态（p）。当铁磁层的磁矩为反平行时，与自旋有关的散射最强，材料的电阻最大，即高电阻态（ap）。
4.磁电阻（gmr）效应是1988年发现的一种磁致电阻效应，由于相对于传统的磁电阻效应大一个数量级以上，因此名为巨磁电阻(giant magnetoresistanc)，简称gmr。巨磁电阻（gmr）效应来自于载流电子的不同自旋状态与磁场的作用不同，因而导致的电阻值的变化。这种效应只有在纳米尺度的薄膜结构中才能观测出来。赋以特殊的结构设计这种效应还可以调整以适应各种不同的性能需要。反铁磁耦合时（外加磁场为0）处于高阻态的导电输出特性，电阻：r1/2，外加磁场使该磁性多层薄膜处于饱和状态时（相邻磁性层磁矩平行分布），而电阻处于低阻态的导电输出特性，电阻：r2*r3/（r2+r3），r2》r1》r3。
5.随着gmr制备技术不断提高，具有优质薄膜和优质薄膜gmr的电导在ap状态下，由于gmr磁电阻主要由自由层、隔离层和参考层决定gmr,磁电阻主要由这三层决定，因为磁电阻随着温度的变化而变化。这种变化规律是直接测量的gmr中纳米磁层的温度变化提供了依据，本发明与专利一种利用磁隧道结瞬时测量温度的装置及方法（201910856433x）技术相比，本发明采用的巨磁电阻传感器结构更加简单，成本更加低，因此，本发明有利于国内高端传感器的发展，促进自旋热电子等基础研究的发展。
技术实现要素：
6.本发明的目的是提供利用巨磁阻进行快速且准确的瞬时温度测量方法。
7.巨磁阻瞬时温度测量系统, 其中巨磁阻（gmr）主要结构为薄膜：以铜和钽作为绝缘层以及覆盖层，co
70
fe
30
和ni
81
fe
19
为磁性自由层和参考层，铜和氧化铜作为隔离层，以co
70
fe
30
为反铁磁层即钉扎层，ir
20
mn
80
作为被钉扎层，铂和钽作为连接层，硅和二氧化硅作为衬底；巨磁阻测温系统装置器件包括以下四种：飞秒激光器使用钛红宝石激光器，负责产生飞秒激光脉冲作为加热源；电阻加热平台使用pt100，负责产生温度变化；高频采样示波器使用dsa8300，作为测量设备获得磁电阻信号；电流源使用keithley 2400，作为测量设备获得电阻温度系数。
8.巨磁阻测温系统所采用的测量方法包括以下步骤：1)测量温度电阻系数：将巨磁阻放置在电阻加热平台上，使用keithley 2400电流源测量gmr磁电阻与高电阻态温度变化关系，利用公式(1)获得电阻温度系数。
9.β=δr/δt
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(1)其中δr=r-r0，δt=t-t0，t0为室温23 ℃，r0为温度t0时的巨磁阻磁电阻作为基准电阻，t为电阻加热平台的温度，r为巨磁阻磁电阻.2)测量gmr磁电阻信号：将飞秒激光器产生的飞秒激光脉冲聚焦在巨磁阻样品表面进行加温，高频采样示波器测量在高电阻态瞬时变化的gmr磁电阻信号，具体装置。
10.系统测量原理如下：高频采样示波器和gmr并联，电流源在示波器和gmr分流，gmr根据示波器测得的电压信号和已知的电流反推磁电阻的变化，根据在示波器内部产生高频电压信号可知gmr磁电阻信号的瞬时变化， gmr磁电阻信号的瞬时变化曲线。
11.3)利用获得的gmr温度电阻系数，将瞬时磁电阻信号转换为瞬时温度变化信号，获得时域的巨磁阻温度变化。
12.尤其，优选的，飞秒激光器是钛红宝石激光器或其他飞秒激光器。
13.尤其，优选的，在测量中gmr在使用磁电阻的过程中，keithley 2400在gmr直流电流应用于0.5到3 ma；采用2线法测量gmr的磁电阻。
14.尤其，优选的，所用电阻加热平台的特点是所用电阻加热丝为镍铬电阻丝或钨丝，直径为2mm, 使用的电阻温度测温装置是pt100; 电阻加热平台的温度为100℃。
15.本发明的优势如下：(1)采用本发明的温度测量装置和方法，精度高且能提供很高的绝对精度和误差，测量准确度很高，时间分辨率能达到皮秒级，灵敏度高，磁电阻能随非常微小的温度变化而变化，能准确实时地监测磁隧道及周围温度的变化，对传感器具有重要意义；(2)高性能低成本，性价比很高，灵活性好，空间分辨率高，可配置成多种物理形式，包括极小的包装，以及各种尺寸和电阻容差;(3)对所测量的介质没有影响，抗干扰性能强，系统构造使得它非常坚固耐用，包装紧密，能避免因受潮而导致传感器出现故障。
附图说明
16.图1 测量方法示意图，1巨磁阻gmr，2为电流源，3为高频采样示波器，4 为加热平
台，其材料为cu或者al，5加热电阻丝，6为pt100温度传感器。
17.图2 （a）为在飞秒激光脉冲下，测得的gmr磁电阻隧时间的变化曲线，（b）为在激光脉冲下，巨磁阻的瞬时温度变化。
具体实施方式
18.本发明结合具体实施方法和实例进一步阐述如下。
19.实例1，以100 nm
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500 nm温度传感器为例，先将巨磁阻放置在电阻加热平台上，用镍铬电阻丝将平台逐渐加热到100℃，利用平台温度和巨磁阻测量磁电阻，keithley 2400电流源测量gmr磁电阻与高电阻态温度变化关系，利用公式(1)获得电阻温度系数;β=δr/δt
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(1)其中δr=r-r0，δt=t-t0，t0为室温23 ℃，r0为温度t0时的巨磁阻磁电阻作为基准电阻，t为电阻加热平台的温度，r为巨磁阻磁电阻。
20.在这个过程中keithley所加电流为2 ma，所得β为78 m
ω
/k；飞秒激光脉冲由钛红宝石激光器刺激，聚焦于巨磁阻样品表面，用高频采样示波器测量gmr磁电阻信号在高电阻态下的瞬时变化，在此过程中keithley施加在巨磁阻中的电流仍然是2 ma，飞秒激光的强度为400 mw，激光脉冲下巨磁阻的变化，如图2所示；使用温度系数β，将测得的磁电阻信号转换为温度变化信号。