完整作者列表:Kuschlan,Stefano; CNR 微电子与微系统研究所 Chiarcos,Riccardo;东皮埃蒙特大学阿梅代奥阿伏伽德罗 - 亚历山德里亚校区,DISIT Laus,Michele;东皮埃蒙特大学,DISIT Perez-Murano,Francesc;巴塞罗那微电子研究所 Llobet,Jordi; IMB CNM 费尔南德斯-雷古莱兹,玛尔塔;巴塞罗那微电子研究所,纳米制造 Bonafos,Caroline; CEMES Perego,米歇尔; CNR,微电子与微系统研究所 Seguini,Gabriele; CNR、IMM、玛瑙布里安扎德米奇利斯单位、马可; CNR 微电子与微系统研究所 Tallarida,Graziella;国家研究委员会微电子与微系统研究所,Agrate Brianza 单位
1 de toulouse大学,Insa-CNRS-UPS,LPCNO,135 AV。Rangueil, 31077 Toulouse, France 2 Centre d'Elaboration des Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR8011 CNRS, Université Toulouse 3, 31055 Toulouse, France E-mail: lassagne@insa-toulouse.fr Graphene-based Hall effect magnetic field sensors hold great promise for the development of ultrasensitive magnetometers with very low power 消耗。经常使用所谓的两通道模型对其性能进行分析,其中简单地添加了电子和孔电导率。不幸的是,该模型无法捕获所有传感器的特性,尤其是磁场灵敏度的偏置电流依赖性。在这里,我们提出了一个高级模型,该模型对基于石墨烯的霍尔传感器如何运行并证明其定量评估其性能的能力有深入的了解。首先,我们根据石墨烯的不同品质报告了传感器的制造,最好的设备可实现高达5000ω/𝑇的磁场敏感性,表现优于最佳的硅和基于窄间隙的半导体传感器。然后,我们使用所提出的数值模型详细检查了它们的性能,该模型将Boltzmann的形式主义与电子和孔的不同Fermi水平结合在一起,以及一种引入底物诱导的电子孔 - 水坑的新方法。重要的是,磁场灵敏度对偏置电流,无序,底物和霍尔杆几何形状的依赖性首次定量再现。此外,该模型强调,由于电流堆积物的出现和霍尔酒吧边缘附近的损耗区域的出现,具有电荷载体扩散长度宽度的设备受到偏置电流的影响很大,比常规HALL效应预测大得多。这些区域的形成诱导了横向扩散荷载载体通量,当Hall电场取消在Ambipolarememime中,能够抵消由Lorentz力诱导的载体。最后,我们讨论了Fermi Velocity Engineering如何增强传感器性能,为将来的超敏感石墨烯效果传感器铺平了道路。关键字:石墨烯,石墨烯霍尔传感器,磁场传感器,霍尔效应,玻尔兹曼形式主义,费米速度重新归一化,电子孔布丁