石墨烯非对称结构磁传感器及其参数确定方法技术

本申请涉及一种石墨烯非对称结构磁传感器及其参数确定方法。其中，该参数确定方法，通过获取目标应用场景中不同频率下的工作效率曲线；根据工作效率曲线，确定石墨烯非对称结构磁传感器的法诺共振频率范围；根据法诺共振频率范围和石墨烯非对称结构磁传感器，进行数值仿真，得到石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱；根据响应谱反映的线宽和预设的窄线宽，及响应谱的光谱对比度与高光谱对比度的差异，调整石墨烯非对称结构磁传感器的物理参数，直至调整后的石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱符合窄线宽高光谱对比度。基于该方法所得的物理参数所制备的石墨烯非对称结构磁传感器，可提高传感器结构对磁场变化的灵敏度，从而提高磁场测量灵敏度。磁场测量灵敏度。磁场测量灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯非对称结构磁传感器及其参数确定方法


[0001]本申请涉及磁场探测
，特别是涉及一种石墨烯非对称结构磁传感器及其参数确定方法。

技术介绍

[0002]磁场传感器可以探测、采集、存储、转换、复现和监控各种磁场和磁场中的各种信息，因此，磁场探测受到越来越广泛的关注。磁场测量已经成为各种科学
，如电力电子技术、能源管理、计算机技术、汽车工业等领域的重要组成部分。
[0003]随着各领域设备对于测量灵敏度的要求越来越高，迫切需要提供一种高灵敏度的磁传感器。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种具有高灵敏度的石墨烯非对称结构磁传感器及其参数确定方法。
[0005]第一方面，提供了一种石墨烯非对称结构磁传感器的参数确定方法，包括：获取目标应用场景中不同频率下的工作效率曲线；根据所述工作效率曲线，确定所述石墨烯非对称结构磁传感器的法诺共振频率范围；根据所述法诺共振频率范围和所述石墨烯非对称结构磁传感器，进行数值仿真，得到所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱；根据所述响应谱反映的线宽和预设的窄线宽的差异，以及所述响应谱反映的光谱对比度与高光谱对比度的差异，调整所述石墨烯非对称结构磁传感器的物理参数，直至调整后的所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱符合所述窄线宽和高光谱对比度。
[0006]第二方面，提供了一种石墨烯非对称结构磁传感器的制备方法，包括：提供介质层；在所述介质层上形成包括若干个呈阵列排布的石墨烯结构单元的石墨烯层，每个所述石墨烯结构单元为在待测磁场中发生法诺共振的非对称方形劈裂环结构；所述石墨烯结构单元的物理参数为根据上述石墨烯非对称结构磁传感器的参数确定方法所确定的物理参数。
[0007]第三方面，提供了一种基于上述石墨烯非对称结构磁传感器的制备方法所制作的石墨烯非对称结构磁传感器，包括：介质层；石墨烯层，设置于所述介质层上，且所述石墨烯层包括若干个呈阵列排布的石墨烯结构单元；其中，每个所述石墨烯结构单元为在待测磁场中发生法诺共振的非对称方形劈裂环结构。
[0008]在其中一个实施例中，所述石墨烯结构单元包括：平行且间隔设置的第一石墨烯条带和第二石墨烯条带；第三石墨烯条带，一端连接所述第一石墨烯条带的第一端，另一端连接所述第二石墨烯条带的第一端；第四石墨烯条带，一端连接所述第一石墨烯条带的第二端，另一端连接所述第二石墨烯条带的第二端；其中，所述第一石墨烯条带具有第一裂缝，所述第二石墨烯条带具有第二裂缝；所述第三石墨烯条带的宽度和所述第四石墨烯条带的宽度不同。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一石墨烯条带、所述第二石墨烯条带和所述第三石墨烯条带的宽度均相同。
[0010]在其中一个实施例中，第一裂缝和所述第二裂缝的宽度相同，且所述第一裂缝和所述第二裂缝距离所述第三石墨烯条带的距离相同。
[0011]在其中一个实施例中，所述石墨烯非对称结构磁传感器的法诺共振频率范围为0.5 THz
‑
1.5THz时，所述第一石墨烯条带、所述第二石墨烯条带和所述第三石墨烯条带的宽度均为20μm，所述第四石墨烯条带的宽度为40μm，所述第一裂缝和所述第二裂缝的宽度均为10μm，所述非对称方形劈裂环结构的外边长为150μm，任意两个相邻的所述石墨烯结构单元的距离为50μm，所述介质层的厚度为1mm。
[0012]第四方面，提供了一种应用于上述石墨烯非对称结构磁传感器的磁场测量方法，包括：获取所述石墨烯非对称结构磁传感器在待测磁场下发生法诺共振的响应谱；根据所述响应谱和预先建立好的场强映射模型，确定所述待测磁场的磁场强度；所述场强映射模型用于表征所述响应谱和磁场强度的映射关系。
[0013]在其中一个实施例中，所述场强映射模型的建立过程包括：通过数值仿真，对所述石墨烯非对称结构磁传感器施加不同的数字磁场，得到不同磁场强度时所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱；根据所述响应谱和施加的磁场强度，建立初步映射模型；对所述石墨烯非对称结构磁传感器施加真实磁场，得到所述石墨烯非对称结构磁传感器在真实磁场下的响应谱；根据所述石墨烯非对称结构磁传感器在所述数字磁场和所述真实磁场下处于同一磁场强度时的响应谱的差异，调整所述初步映射模型，直至所述差异处于预设误差范围；确定调整后的所述初步映射模型为所述场强映射模型。
[0014]第五方面，提供了一种石墨烯非对称结构磁传感器的参数确定装置，包括：工作频率曲线获取模块，用于获取目标应用场景中不同频率下的工作效率曲线；法诺共振频率范围确定模块，用于根据所述工作效率曲线，确定所述石墨烯非对称结构磁传感器的法诺共振频率范围；仿真响应谱获取模块，用于根据所述法诺共振频率范围和所述石墨烯非对称结构磁传感器，进行数值仿真，得到所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱；参数确定模块，用于根据所述响应谱反映的线宽和预设的窄线宽的差异，以及所述响应谱反映的光谱对比度与预设的高光谱对比度的差异，调整所述石墨烯非对称结构磁
传感器的物理参数，直至调整后的所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱符合所述窄线宽和所述高光谱对比度。
[0015]上述石墨烯非对称结构磁传感器及其参数确定方法，至少具有以下有益效果：通过获取目标应用场景中不同频率下的工作效率曲线，根据所述工作效率曲线，确定所述石墨烯非对称结构磁传感器的法诺共振频率范围，根据所述法诺共振频率范围和所述石墨烯非对称结构磁传感器，进行数值仿真，得到所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱，根据所述响应谱反映的线宽和预设的窄线宽的差异，以及响应谱反映的光谱对比度与高光谱对比度的差异，调整所述石墨烯非对称结构磁传感器的物理参数，直至调整后的所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱符合所述窄线宽和高光谱对比度。密切结合应用场景下的工作效率曲线，根据应用场景下的磁场测量需求，确定法诺共振频率范围，再进行数值仿真，得到该法诺共振频率范围内预设石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱，根据仿真得到的响应谱的线宽和预设的窄线宽的差异，以及响应谱反映的光谱对比度与预设的高光谱对比度之间的差异，调整石墨烯非对称结构磁传感器的物理参数，直至基于调整后的石墨烯非对称结构磁传感器仿真得到的响应谱符合该窄线宽和高光谱对比度，此时的石墨烯非对称结构磁传感器结构在目标应用场景下进行磁场测量时，基于其在待测磁场下的法诺共振特性，基于其窄线宽、高光谱对比度，提高传感器结构对外界磁场变化的灵敏度，实现高灵敏度的磁场测量。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为一个实施例中石墨烯非对称结构磁传感器的参数确定方法的流程示意图；图2为一个实施例中石墨烯非对称结构磁传感器的制备方法的流程示意图；图3为一个实施例中石墨烯非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯非对称结构磁传感器的参数确定方法，其特征在于，包括：获取目标应用场景中不同频率下的工作效率曲线；根据所述工作效率曲线，确定石墨烯非对称结构磁传感器的法诺共振频率范围；根据所述法诺共振频率范围和所述石墨烯非对称结构磁传感器，进行数值仿真，得到所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱；根据所述响应谱反映的线宽和预设的窄线宽的差异，以及所述响应谱反映的光谱对比度与预设的高光谱对比度的差异，调整所述石墨烯非对称结构磁传感器的物理参数，直至调整后的所述石墨烯非对称结构磁传感器的响应谱符合所述窄线宽和所述高光谱对比度。2.一种石墨烯非对称结构磁传感器的制备方法，其特征在于，包括：提供介质层；在所述介质层上形成包括若干个呈阵列排布的石墨烯结构单元的石墨烯层，每个所述石墨烯结构单元为在待测磁场中发生法诺共振的非对称方形劈裂环结构；所述石墨烯结构单元的物理参数为根据权利要求1所述的石墨烯非对称结构磁传感器的参数确定方法所确定的物理参数。3.一种基于权利要求2所述的石墨烯非对称结构磁传感器的制备方法所制作的石墨烯非对称结构磁传感器，其特征在于，包括：介质层；石墨烯层，设置于所述介质层上，且所述石墨烯层包括若干个呈阵列排布的石墨烯结构单元；其中，每个所述石墨烯结构单元为在待测磁场中发生法诺共振的非对称方形劈裂环结构。4.根据权利要求3所述的石墨烯非对称结构磁传感器，其特征在于，所述石墨烯结构单元包括：平行且间隔设置的第一石墨烯条带和第二石墨烯条带；第三石墨烯条带，一端连接所述第一石墨烯条带的第一端，另一端连接所述第二石墨烯条带的第一端；第四石墨烯条带，一端连接所述第一石墨烯条带的第二端，另一端连接所述第二石墨烯条带的第二端；其中，所述第一石墨烯条带具有第一裂缝，所述第二石墨烯条带具有第二裂缝；所述第三石墨烯条带的宽度和所述第四石墨烯条带的宽度不同。5.根据权利要求4所述的石墨烯非对称结构磁传感器，其特征在于，所述第一石墨烯条带、所述第二石墨烯条带和所述第三石墨烯条带的宽度均相同。6.根据权利要求4所述的石墨烯非对称结构磁传感器，其特征在于，所述第一裂缝和所述第二裂缝的宽度相同，且所述第一裂缝和所述第二裂缝距离所述第三石墨烯条带的距离相同。7.根据权利要求4
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6中任一项所述的石墨烯非对...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，徐振恒，田兵，林跃欢，刘胜荣，张佳明，韦杰，谭则杰，刘仲，骆柏锋，王志明，李立浧，张伟勋，何毅，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：