在這項工作中，本研究展示了通過采用單層單晶化學氣相沉積（CVD）石墨烯陣列制造的高靈敏度和可擴展的霍爾傳感器。該器件基于石墨烯霍爾棒，載流子遷移率>12000 cm
2 V
–1 s
–1，殘余載流子密度為~1×10
11 cm
-2，霍爾靈敏度高于5000 V a
-1 T
-1，這是以前只有使用六方氮化硼薄片封裝的剝離石墨烯才能達到的值。研究還實現了一種簡單且可擴展的聚合物封裝，使石墨烯霍爾棒在環境中測量時的性能穩定。研究證明，當石墨烯器件在空氣中保持10周以上時，這種封端方法可以減少電傳輸性能的退化。基于可擴展合成和封裝的已實現器件的最新性能有助于石墨烯霍爾傳感器的發展。
圖1. 石墨烯單晶的典型陣列的示意圖（a）通過CVD在銅箔上生長，（b）轉移到Si/SiO
2，（c）使用制造的霍爾傳感器，以及（d）在PMMA旋涂之后。（e） 在Si/SiO
2襯底上轉移的石墨烯晶體陣列的光學顯微照片。（f） 在石墨烯晶體陣列上制造的霍爾棒。（g） 裸石墨烯（底部）和PMMA包覆石墨烯（頂部）的代表性拉曼光譜。
圖2: 芯片1的電傳輸特性。（a） 典型運輸測量的電氣圖。（b） 電阻率是所施加的柵極電壓的函數。不同的顏色代表九個不同的霍爾酒吧。（c） 霍爾電壓作為相對于CNP施加的柵極電壓的函數。（d） 作為載流子密度函數的載流子遷移率。（e） CNP處的電荷不均勻性。插圖：代表性器件（HB2）的電導率是雙對數標度上載流子密度的函數。使用線性擬合來獲得n*。（f） 電流相關靈敏度是在B～0.37T下獲得的施加柵極電壓的函數。
圖3. 沒有和有PMMA封裝的石墨烯霍爾棒的電學特性。(a)電阻率測量作為外加柵極電壓函數的遲滯。(上圖)未封頂大廳酒吧:向前(紅色實線)和向后(橙色虛線)后門掃。(下)PMMA覆蓋的大廳條:向前(藍色實線)和向后(綠色虛線)后門掃描。(b) CNP的位置和(c)未封頂(紅色)和封頂(藍色)石墨烯器件的滯回率隨老化時間的變化。(d - f) PMMA封裝后芯片3的電性能，顯示電阻(d)、霍爾電壓(e)和電流相關靈敏度(f)作為外加柵極電壓的函數。(g - i)芯片3老化10周后的電性能，顯示電阻(g)、霍爾電壓(h)和電流相關靈敏度(i)隨外加柵極電壓的變化。
相關研究成果由意大利技術研究所Ayush Tyagi、Vaidotas Mišeikis和Camilla Coletti等人2023年發表在ACS Applied Nano Materials (鏈接: https://doi.org/10.1021/acsanm.3c03920)上。原文：Highly Sensitive Hall Sensors Based on Chemical Vapor Deposition Graphene
轉自《石墨烯研究》公眾號
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