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美國康奈爾大學Katja C. Nowack課題組聯合南京大學王雷教授--超凈石墨烯霍爾傳感器的磁場檢測極限
      固態磁場傳感器對于商業電子領域和基礎材料研究應用是很重要的。大多數磁場傳感器是在有限的溫度和磁場范圍內工作,而霍爾傳感器原則上可以在很寬的溫度、磁場范圍內工作。在這里,將超凈石墨烯作為一種材料平臺用于高性能霍爾傳感器,即將石墨烯封裝在六方氮化硼和幾層石墨中,制造了微米級器件。在不同條件下還優化了磁場檢出限。對于1μm的設備,在1 kHz頻率下,室溫時極限達700 nT Hz-1/2的極限,4.2 K時為80 nT Hz-1/2。所構建的微米級器件,室溫下其性能可與目前所報道的最佳霍爾傳感器相媲美,而溫度低至4.2開爾文(或華氏452.11華氏度)的情況下,其性能優于其他霍爾傳感器,證明了該傳感器在幾個特斯拉磁場中優異的性能,呈現出量子霍爾效應。
 
Figure1.微米級霍爾傳感器的性能。
 

Figure 2. 超凈石墨烯霍爾傳感器。(a)裝置G1的光學照片,(b)測量裝置的示意圖,(c)霍爾系數RH的頂柵電壓(Vg)和和兩點電阻R2p的依賴性,條件:在4.2 K下,小交流偏壓,背景場B=100 mT。
 

Figure 3.霍爾系數測量。(a)在不同直流偏壓下G1裝置的霍爾系數,(b)IRH峰值的偏置電流依賴性,(c)電荷中性點電壓的偏置電流依賴性。
 

Figure 4.噪聲測量。
 
     該研究工作由美國康奈爾大學Katja C. Nowack課題組聯合南京大學王雷教授于2020年發表在Nature Communication國際頂級期刊上。原文:Magnetic field detection limits for ultraclean graphene Hall sensors。

摘自《石墨烯雜志》公眾號:

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