前言

基于经典霍尔效应，固态霍尔传感器代表了磁力计的很大一部分，广泛用于汽车、船舶和消费电子应用。基于硅的霍尔传感器由于成熟且低成本的生产方法而得到广泛应用，但是对提高磁性能或对高温等恶劣条件的适应能力的要求越来越高，这就需要探索其他更合适的材料。

研究内容

查尔莫斯理工大学的研究人员报告了对狄拉克点上不同掺杂水平的表观霍尔传感器性能极限的探索。载流子密度控制是通过分子掺杂方法实现的，该方法使用电子受体F4TCNQ组装在表面。使用这种方法掺杂的器件已经显示出尽管在低温下，优异的电学性能和低电荷无序度。他们研究了霍尔传感器的品质因数BMIN，Sv，Sl，最终在室温和略高于200摄氏度的环境条件下的热稳定性。此外，他们建立了在实际操作条件下，中缝厅装置的最佳操作极限。

实验方法

石墨烯生长在装在石墨坩埚中的4H-SiC芯片上，用射频加热到1850摄氏度左右。在1巴氩气的惰性气氛中进行。透射模式显微镜仅用于选择单层覆盖率超过90%的样品。使用标准电子束光刻进行器件制造。使用氧等离子体蚀刻去除表层，并且使用5纳米钛和80纳米金的物理气相沉积来沉积金属接触。成品器件用分子多巴旋涂，最终载流子密度通过在160℃退火来调节。根据所需的最终掺杂水平，退火时间有所不同。电气特性主要使用范德堡(VdP)方法进行，样品在室温和环境条件下测量，除非另有说明。使用高达100mT的线圈电磁铁施加垂直于芯片表面的磁场。噪声测量是通过使用电压放大器DLPVA-100-F-D来获得功率谱密度，带宽限制为100千赫。高场测量使用PPMS(量子设计公司的物理性能测量系统)低温恒温器(2–300K)进行，超导磁体提供高达14T的磁场。对于加热实验，使用环氧树脂将样品安装在陶瓷加热器上，并使用Pt100电阻监控温度。

被研究的石墨烯霍尔传感器布局的光学显微照片。

霍尔测量显示RXY与施加磁场的线性关系。

在不同掺杂水平下测量的一个霍尔传感器的噪声性能。

结论

在这项工作中，研究人员研究了石墨烯霍尔传感器，其中石墨烯是通过分子掺杂的狄拉克点掺杂的。根据载流子密度，分子掺杂的上中缝霍尔传感器的室温灵敏度可达0.23V/(VT)和1440V/(AT)。他们的工作表明，在扩展的和军用的温度范围内，靠近狄拉克点掺杂的表观核有可能优于三五族霍尔元件。

https://doi.org/10.1063/5.0004771。