固態(tài)磁場傳感器對于商業(yè)電子領(lǐng)域和基礎(chǔ)材料研究應(yīng)用是很重要的。大多數(shù)磁場傳感器是在有限的溫度和磁場范圍內(nèi)工作，而霍爾傳感器原則上可以在很寬的溫度、磁場范圍內(nèi)工作。在這里，將超凈石墨烯作為一種材料平臺用于高性能霍爾傳感器，即將石墨烯封裝在六方氮化硼和幾層石墨中，制造了微米級器件。在不同條件下還優(yōu)化了磁場檢出限。對于1μm的設(shè)備，在1 kHz頻率下，室溫時極限達(dá)700 nT Hz
-1/2的極限，4.2 K時為80 nT Hz
-1/2。所構(gòu)建的微米級器件，室溫下其性能可與目前所報道的最佳霍爾傳感器相媲美，而溫度低至4.2開爾文（或華氏452.11華氏度）的情況下，其性能優(yōu)于其他霍爾傳感器，證明了該傳感器在幾個特斯拉磁場中優(yōu)異的性能，呈現(xiàn)出量子霍爾效應(yīng)。
Figure1.微米級霍爾傳感器的性能。
Figure 2. 超凈石墨烯霍爾傳感器。（a）裝置G1的光學(xué)照片，（b）測量裝置的示意圖，（c）霍爾系數(shù)RH的頂柵電壓（Vg）和和兩點電阻R2p的依賴性，條件：在4.2 K下，小交流偏壓，背景場B=100 mT。
Figure 3.霍爾系數(shù)測量。（a）在不同直流偏壓下G1裝置的霍爾系數(shù)，（b）IR
H峰值的偏置電流依賴性，（c）電荷中性點電壓的偏置電流依賴性。
Figure 4.噪聲測量。
該研究工作由美國康奈爾大學(xué)Katja C. Nowack課題組聯(lián)合南京大學(xué)王雷教授于2020年發(fā)表在Nature Communication國際頂級期刊上。原文：Magnetic field detection limits for ultraclean graphene Hall sensors。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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