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光谱公司:石墨烯磁传感器比硅灵敏百倍

图片:石墨烯峰会

欧委会耗资十亿的“石墨烯旗舰”研究项目,启动两年后,在英国曼彻斯特举行了石墨烯峰会。此次会议定名为2015石墨烯周。

会议发表了许多关于石墨烯的新闻,其中有一条让所有人都有些震惊。来自德国的博世和马克斯-普朗克固体研究所的研究者们,开发出了一种据说比现有传感器灵敏百倍的磁传感器。

这次报道涵盖了石墨烯在生物传感器,化学传感器和压力传感器中的应用研究。但有关磁传感器方面的应用却很少见。然而我们看到,从两年前项目启动开始,一直以来大量研究都致力于如何磁化石墨烯。它的成果引导了近年来美国磁化石墨烯的进步。美国海军研究所已经开发出容量比现有高百万倍的硬件驱动器。

但博世的目标却不是改良硬件驱动,而是着眼于石墨烯这样的二维材料在汽车行业中所使用的磁传感器上的应用。

研究者首先意识到的是,石墨烯自上而下的生产方法——如化学气相沉积(CVD)或剥离石墨,通常称为“透明胶带”的方法——不能满足他们的需求。对于博世这种公司,他们所研究的项目,已经放眼到未来五到十年的生产了。而现有这些技术并不能满足他们的扩张。

研究人员采用六方氮化硼作为基底材料。这种半导体的能带间隙足够宽,基本上可以作为绝缘体使用。研究人员说,选择这种材料是出于成本及性能的考虑。

石墨烯传感器基于霍尔效应:磁场作用于导体产生洛仑兹力,使载流子定向流动,产生可测的电势差。霍尔传感器的关键性能参数是灵敏度。它的高低由载流子的数目和功耗决定,而这两者又取决于电荷的载流子迁移率。石墨烯最具吸引力的特性之一就是其极高的载流子迁移率。

研究人员声称,在最坏的情况下,石墨烯传感器性能接近硅传感器。但在最好的情况下,石墨烯传感器的电流源可比硅传感器要低得多,而石墨烯传感器灵敏度则比硅传感器要大两个数量级。

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