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新型梯形石墨烯材料用于超灵敏磁场传感器

  • 分类:行业新闻
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  • 发布时间:2020-10-13 10:13
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【概要描述】新加坡国立大学研究人员开发出一种灵敏的二维磁场传感器,能够显著改善用于数据存储的纳米尺度磁畴的检测。

新型梯形石墨烯材料用于超灵敏磁场传感器

【概要描述】新加坡国立大学研究人员开发出一种灵敏的二维磁场传感器,能够显著改善用于数据存储的纳米尺度磁畴的检测。

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据Phy.org网站9月28日报道,新加坡国立大学研究人员开发出一种灵敏的二维磁场传感器,能够显著改善用于数据存储的纳米尺度磁畴的检测。

梯形单层石墨烯及原子力显微镜图像

纳米尺度的磁畴检测是一项巨大的挑战。随着磁域变小,传感器的尺寸需要相应地减小,来保持高空间分辨率和信噪比。对于传统的三维材料传感器,尺寸的减小会导致热磁噪声和自旋转矩不稳定。此外,三维磁传感器采用的是巨型磁阻(GMR)或隧道磁阻(TMR)自旋阀,磁场的可探测信号随其传感层的厚度呈指数衰减,从而限制了传感器的空间分辨率和灵敏度。基于二维材料的传感器,其信号衰减仅为一个原子层厚度,能够大大提高对极微小磁场的检测能力。

研究人员通过在原子阶梯状衬底上叠加一层石墨烯,制成了这种新型二维磁传感器。这一过程类似于在楼梯上铺地毯。由于其灵活性,石墨也可以复制楼梯的形态。在此过程中,梯形石墨烯会产生褶皱和电荷坑。在磁场的作用下,梯形石墨烯中的电流不会沿直线传播,而是会由于电荷坑边界的不连续而严重扭曲,从而导致其电阻发生显著变化。研究表明,该传感器在室温下其电阻初始值可提高50倍,这比之前报道的单层石墨烯器件在相同条件下高出了10倍。

这项技术将推动下一代用于检测纳米尺度磁畴的高灵敏传感器的开发,从而提高扫描探针磁力测定、生物传感器和磁存储应用的性能。目前,研究团队已经为这项发明申请了专利。接下来,研究人员将进一步优化梯形几何结构,使其能够大规模生产,从而制造出商用的工业尺寸晶圆。

来源:国防制造

 

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