Изобретение, во главе с Адъюнкт-профессором Янгом Хюнсу из Отдела Электротехники и Вычислительной техники в Факультете NUS Разработки, было издано в журнале Nature Communications in September 2015.Высокоэффективные магнитные пользующиеся спросом датчикиКогда внешнее магнитное поле применено к определенным материалам, изменение в электрическом сопротивлении, также известном как магнитосопротивление, происходит, поскольку электроны отклонены. Открытие магнитосопротивления проложило путь к датчикам магнитного поля, используемым в жестких дисках и других устройствах, коренным образом изменив, как данные хранятся и читаются.
В поиске идеального датчика магнитосопротивления исследователи ценили свойства высокой чувствительности к низким и высоким магнитным полям, приспособляемости и очень маленьким изменениям сопротивления из-за температуры.Новый гибридный датчик, разработанный командой во главе с Помощником профессором Янгом, который является также с Институтом Нанонауки и Нанотехнологий NUS (NUSNNI) и Центром Продвинутых 2D Материалов (CA2DM) в Отделении естественных наук NUS, может наконец ответить этим требованиям. Среди других членов междисциплинарной исследовательской группы доктор Кэлон Гопинэдхэн NUSNNI и CA2DM; профессор Тирумэлай Венкэтесан, директор NUSNNI; профессор Андрэ К. Жеэм из Манчестерского университета; и профессор Антонио Х. Кастро Нето из Отдела NUS Физики и директор CA2DM.Больше чем в 200 раз более чувствительный, чем коммерчески доступные датчики
Новый датчик, сделанный из графена и нитрида бора, включает несколько слоев перемещающих перевозчик каналов, каждым из которых может управлять магнитное поле. Исследователи характеризовали новый датчик, проверив его при различных температурах, углах магнитного поля, и с различным материалом соединения.Доктор Кэлон сказал, «Мы начали, пытаясь понять, как графен отвечает под магнитным полем. Мы нашли, что структура двойного слоя графена и нитрида бора показывает чрезвычайно большой ответ с магнитными полями.
Эта комбинация может быть использована для приложений ощущения магнитного поля».По сравнению с другими существующими датчиками, которые обычно делаются из кремниевого и индиевого антимонида, гибридный датчик группы показал намного более высокую чувствительность к магнитным полям. В частности, когда измерено в 127 степенях Цельсия (максимальная температура, в которой управляется большинство продуктов электроники), исследователи заметили, что выгода в чувствительности больше, чем восьмикратно ранее сообщила о лабораторных результатах и больше чем в 200 раз больше чем это наиболее коммерчески доступных датчиков.
Другой прорыв в этом исследовании был открытием, что подвижность графеновых мультислоев может быть частично приспособлена, настроив напряжение через датчик, позволив особенностям датчика быть оптимизированной. Этот контроль дает материалу преимущество коммерчески доступные датчики.
Кроме того, датчик показал, что очень мало температурной зависимости по комнатной температуре до 127 степеней Цельсия располагается, делая его идеальным датчиком подходящий для среды более высокой температуры.Удовлетворение промышленному требованиюПромышленность датчика магнитосопротивления, которая, как оценивают, стоила 1,8 миллиарда долларов США в 2014, как ожидают, вырастет до 2,9 миллиардов долларов США к 2020 году. Основанные на графене датчики магнитосопротивления открывают огромную перспективу по существующим датчикам из-за их изменения перегрева стабильной работы, устраняя необходимость дорогих вафель или температурной схемы исправления.
Стоимость изготовления для графена также намного ниже, чем кремниевый и индиевый антимонид.Возможное применение для нового датчика включает автомобильную промышленность, где датчики в автомобилях, расположенных в устройствах как расходомеры, датчики положения и сцепляются, в настоящее время делаются из кремниевого или индиевого антимонида.
Например, когда есть изменение в температуре из-за кондиционера автомобиля или тепла от солнца, свойств обычных датчиков в автомобильном изменении также. Чтобы противостоять этому, температурный механизм исправления требуется, подвергаясь дополнительной стоимости изготовления.
Однако с новым гибридным датчиком команды, от необходимости в дорогих вафлях, чтобы произвести датчики и дополнительные температурные схемы исправления можно избавить.«Наш датчик совершенно готов поставить серьезную проблему на рынке магнитосопротивления, заполняя исполнительные промежутки существующих датчиков и находя применение как термовыключатели, жесткие диски и датчики магнитного поля. Наша технология может даже быть применена к гибким заявлениям», добавил Помощник профессор Янг.
Исследовательская группа подала патент для изобретения. После этого исследования доказательства понятия исследователи планируют расширить свои исследования и вафли промышленного размера изготовления для промышленного использования.