一种基于霍尔效应的新型磁场传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，包括衬底、安装在衬底上的二维材料霍尔条带和电动势感应模块，电动势感应模块的数量为多个，各个电动势感应模块分别位于二维材料霍尔条带上的不同位置，电动势感应模块包括相互连接的接触电极和导线端，导线端用于外接电路从而产生电流，接触电极基于导线端的电流产生电动势。与现有技术相比，本发明专利技术具有能显著提升磁场传感器的灵敏度、可在提升磁传感器性能的同时保持磁传感器的小型化等优点。性能的同时保持磁传感器的小型化等优点。性能的同时保持磁传感器的小型化等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于霍尔效应的新型磁场传感器


[0001]本专利技术涉及磁传感器
，尤其是涉及一种基于霍尔效应的新型磁场传感器。

技术介绍

[0002]磁传感器作为现代传感器产业的一个重要分支，已被广泛应用于工业、国防、科技、医疗等领域。其主要被用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。在现有的多种技术中，有不同类型的传感器用于测量磁场或者其他参数。目前的磁传感器类型包括磁电式传感器、磁通门传感器、霍尔传感器、磁阻传感器、磁共振磁力仪和超导量子干涉仪这几类。这几类磁传感器均有其各自的优缺点和适应的应用场所。
[0003]随着各类便携式设备和产品的广泛应用，人们对小型化、高灵敏度的磁传感器需求日益提高。然而，传统的磁电式传感器的线圈体积较大且只适合动态测量，磁阻传感器的噪声较大且功耗较大，在低频磁场检测中很难表现优异的特性，超导量子干涉仪需在低温制冷环境下工作、制冷设备体积大，磁共振磁力仪仅适用于测量均匀的磁场，且抗干扰能力较差，因此需要研发新型磁传感器来满足便携式设备对小型化、高灵敏度的磁传感器的需求，同时也应考虑到其抗干扰性、温度稳定性、以及低功耗的需求。
[0004]霍尔传感器是根据霍尔效应设计的一种磁传感器，霍尔效应是指偏置电流流向一个周围通有一定磁场的导体或半导体时，产生的一种洛伦兹力使得载流子的运动方向发生偏移，并在另一个方向聚集产生电势差，而霍尔电压与偏置电流大小与磁场强度成比例。霍尔器件就是基于此原理进行开发而来的。
[0005]但目前的霍尔传感器对于不同应用场景的磁场测量能以适配，其测量的灵敏度难以满足要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用二维材料的霍尔效应实现高灵敏度的磁传感器的基于霍尔效应的新型磁场传感器。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，包括衬底、安装在衬底上的二维材料霍尔条带和电动势感应模块，所述电动势感应模块的数量为多个，各个电动势感应模块分别位于所述二维材料霍尔条带上的不同位置，所述电动势感应模块包括相互连接的接触电极和导线端，所述导线端用于外接电路从而产生电流，所述接触电极基于导线端的电流产生电动势。
[0009]进一步地，所述新型磁场传感器还包括电压测量模块，该电压测量模块分别连接两个电动势感应模块中的接触电极，测量出电压信号，从而根据电压信号判断磁场的大小。
[0010]进一步地，所述衬底的材质为二氧化硅。
[0011]进一步地，所述二维材料霍尔条带的材料为二维材料，所述二维材料包括Cr1.2Te2。
[0012]进一步地，所述二维材料霍尔条带铺设在所述衬底的表面，并受所述衬底支撑。
[0013]进一步地，所述电动势感应模块的数量为两个。
[0014]进一步地，两个所述电动势感应模块分别位于所述二维材料霍尔条带的两端。
[0015]进一步地，根据目标应用场景的磁场大小选取对应的二维材料，构建所述二维材料霍尔条带。
[0016]进一步地，根据目标应用场景的安装要求以及磁场的分布情况，确定所述衬底的长度、宽度和厚度，以及二维材料霍尔条带的长度、宽度和厚度。
[0017]进一步地，根据电动势感应模块的电流方向以及电动势的方向，确定接触电极的安装位置。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0019]本专利技术的基于霍尔效应的磁场传感器利用二维材料优异的霍尔效应，将磁场传感器的磁场感应转变为电压信号的变化，从而显著提升磁场传感器的灵敏度。
[0020]此外，基于霍尔效应的磁场传感器二维材料的应用可在提升磁传感器性能的同时保持磁传感器的小型化。本专利技术为小型化、高灵敏度的磁传感器提供一种全新的解决方案。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中提供的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器的结构示意图；
[0022]图中，1、衬底，2、二维材料霍尔条带，3、接触电极，4、导线端。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0024]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相
对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0028]此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0029]实施例1
[0030]随着二维材料的发现以及其性质研究，二维材料因其载流子迁移和热量扩散都被限制在二维平面内，使得这种材料展现出许多奇特的性质。其带隙可调的特性在场效应管、光电器件、热电器件等领域应用广泛；其自旋自由度和谷自由度的可控性在自旋电子学和谷电子学领域引起深入研究；不同的二维材料由于晶体结构的特殊性质导致了不同的电学特性或光学特性的各向异性，包括拉曼光谱、光致发光光谱、二阶谐波谱、光吸收谱、热导率、电导率等性质的各向异性，在偏振光电器件、偏振热电器件、仿生器件、偏振光探测等领域具有很大的发展潜力。将二维材料优异的霍尔效应应用到霍尔磁传感器中，可提高磁场测量的灵敏度。
[0031]如图1所示，本实施例提供一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，包括衬底1、安装在衬底1上的二维材料霍尔条带2和电动势感应模块，电动势感应模块的数量为多个，各个电动势感应模块分别位于二维材料霍尔条带2上的不同位置，电动势感应模块包括相互本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，包括衬底(1)、安装在衬底(1)上的二维材料霍尔条带(2)和电动势感应模块，所述电动势感应模块的数量为多个，各个电动势感应模块分别位于所述二维材料霍尔条带(2)上的不同位置，所述电动势感应模块包括相互连接的接触电极(3)和导线端(4)，所述导线端(4)用于外接电路从而产生电流，所述接触电极(3)基于导线端(4)的电流产生电动势。2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，所述新型磁场传感器还包括电压测量模块，该电压测量模块分别连接两个电动势感应模块中的接触电极(3)，测量出电压信号，从而根据电压信号判断磁场的大小。3.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，所述衬底(1)的材质为二氧化硅。4.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，所述二维材料霍尔条带(2)的材料为二维材料，所述二维材料包括Cr1.2Te2。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王骁迪，原佳亮，袁奇，李海，顾黄晶，何邦乐，杨天宇，周宏，周韫捷，王竟成，郭婉华，曹雨，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：