固态磁场传感器对于商业电子领域和基础材料研究应用是很重要的。大多数磁场传感器是在有限的温度和磁场范围内工作，而霍尔传感器原则上可以在很宽的温度、磁场范围内工作。在这里，将超净石墨烯作为一种材料平台用于高性能霍尔传感器，即将石墨烯封装在六方氮化硼和几层石墨中，制造了微米级器件。在不同条件下还优化了磁场检出限。对于1μm的设备，在1 kHz频率下，室温时极限达700 nT Hz^-1/2的极限，4.2 K时为80 nT Hz^-1/2。所构建的微米级器件，室温下其性能可与目前所报道的最佳霍尔传感器相媲美，而温度低至4.2开尔文（或华氏452.11华氏度）的情况下，其性能优于其他霍尔传感器，证明了该传感器在几个特斯拉磁场中优异的性能，呈现出量子霍尔效应。
 
Figure1.微米级霍尔传感器的性能。
 

Figure 2. 超净石墨烯霍尔传感器。（a）装置G1的光学照片，（b）测量装置的示意图，（c）霍尔系数RH的顶栅电压（Vg）和和两点电阻R2p的依赖性，条件：在4.2 K下，小交流偏压，背景场B=100 mT。
 

Figure 3.霍尔系数测量。（a）在不同直流偏压下G1装置的霍尔系数，（b）IR_H峰值的偏置电流依赖性，（c）电荷中性点电压的偏置电流依赖性。
 

Figure 4.噪声测量。
 
     该研究工作由美国康奈尔大学Katja C. Nowack课题组联合南京大学王雷教授于2020年发表在Nature Communication国际顶级期刊上。原文：Magnetic field detection limits for ultraclean graphene Hall sensors。

摘自《石墨烯杂志》公众号：