ЗАЛЕЖНІСТЬ МАКСИМАЛЬНОЇ ЧУТЛИВОСТІ ХОЛЛІВСЬКИХ СЕНСОРІВ МАГНІТНИХ ПОЛІВ НА ОСНОВІ ГРАФЕНУ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ
DOI:
https://doi.org/10.18524/1815-7459.2021.3.241056Ключові слова:
Сенсор магнітного поля, ефект Холла, чутливість, графен, температураАнотація
Викладено теорію чутливості холлівських сенсорів магнітних полів на основіграфену в залежності від температури. Прогнозовано наявність низькотемпературної ділянки з незалежною від температури чутливістю з подальшим її спадом зі зростанням температури тоді, коли температурно-індукована концентрація носіїв в графені починає переважати.Проведені експериментальні дослідження температурної залежності магнітної чутливостіза струмом сенсорів Холла на основі одношарового графену в інтервалі від 300° К до 430°К. Залежність якісно відповідає прогнозованій з теоретичного розгляду з початком спадучутливості при Т > 400 K. Отримані значення чутливості в області кімнатних температур ~230 В·А‑1·Тл‑1 суттєво перевищують максимальну чутливість традиційних холлівських сен-сорів на основі кремнію ~ 100 В·А‑1·Тл‑1.
Посилання
Bingyan Chen, Le Huang, Xiaomeng Ma, Lijun Dong, Zhiyong Zhang, Lian-Mao Peng. Exploration of sensitivity limit for graphene magnetic sensors. Carbon 94, P. 585– 589 (2015).
Zhenxing Wang, Mehrdad Shaygan, Martin Otto, Daniel Schall and Daniel Neumaier. Flexible Hall sensors based on graphene. Nanoscale 8, P. 7683–7687 (2016).
Tymoteusz Ciuk, Beata Stanczyk, Krystyna Przyborowska, Dariusz Czolak, Artur Dobrowolski, Jakub Jagiello, Wawrzyniec Kaszub, Michal Kozubal, Roman Kozlowski, and Pawel Kaminski. High-Temperature Hall Effect Sensor Based on Epitaxial Graphene on High-Purity Semiinsulating 4H-SiC. IEEE Transactions on Electron Devices 66, Р.3134– 3138 (2019).
Brian T. Schaefer, Lei Wang, Alexander Jarjour, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Paul L. McEuen, Katja C. Nowack. Magnetic field detection limits for ultraclean graphene Hall sensors. Nature Communications 11, 4163 (2020).
M. V. Strikha. Fizyka hrafenu: stan i perspektyvy. Sensorna elektronika i mikrosystemni tekhnolohii. 1 (7), No 3, 5–13 (2010).
Yu. A. Kruglyak, M. V. Strikha. Uzahalnena model Landauera-Datta- Lundstroma v zastosuvanni do transportnykh yavyshch u hrafeni. Ukrainskyi fizychnyi zhurnal. Ohliady. 10, 3–32 (2015).
https://www.graphenea.com/blogs/graphene-news/graphene-magnetic-sensors
S. Das Sarma, S. Adam, E. H. Hwang, E. Rossi. Electronic transport in two-dimensional graphene, Rev. Mod. Phys., 83, n 2, 407 (2011).
Fang, T., Konar, A., Xing, H. L. & Jena, D. Carrier statistics and quantum capacitance of graphene sheets and ribbons. Appl. Phys. Lett. 91, 092109 (2007).
Yan Yin, Zengguang Cheng, Li Wang, Kuijuan Jin & Wenzhong Wang. Graphene, a material for high temperature devices – intrinsic carrier density, carrier drift velocity and lattice energy. Scientific Reports 4, Article number: 5758 (2014).
Jan Dauber, Abhay A. Sagade, Martin Oellers, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi Daniel Neumaier, and Christoph Stampfer. Ultra-sensitive Hall sensors based on graphene encapsulated in hexagonal boron nitride. Аpplied Physics Letters 106, 193501 (2015).
Mosser V., Matringe N., Haddab Y. A spinning current circuit for Hall measurements down to the nanotesla range. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 66, № 4, 637–650 (2017).
Walker, R. C. et al. Radiation effects on two-dimensional materials. Phys. Status Solidi A 213, 3065–3077 (2016).
Meyer, J. C. et al. Accurate measurement of electron beam induced displacement cross sections for single-layer graphene. Phys. Rev. Lett. 108 196102 (2012).
Wu, X. Influence of Particle Beam Irradiation on the Structure and Properties of Graphene, Springer Singapore, Singapore (2018).
Wang, H. et al. “Design of highpower graphene beam window», The 5th International Particle Accelerator Conference (Proc. Int. Conf. Dresden, Germany, 2014), JACoW, Geneva, Switzerland (2014).
Codornui-Pujals, D., Bermudez-Martinez, A. An expression for estimating the number of atoms displaced during the irradiation of monolayer graphene with neutrons, E‑print, arXiv:1210.4099v1, 2012.
Compagnina, G. et al. Ion irradiation and defect formation in single layer graphene, Carbon 47 3201–3207 (2009).
Kryworuk, C. N., “The effects of neutron and gamma irradiation on graphene», Thesis for the degree of Master of Science, the Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia, USA, 2013.
Sun, L. et al. Two-dimensional materials under electron irradiation. MRS Bull. 40 29–37 (2015).
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право переходить Видавцю.
