15年来，研究人员已经探索了使用2D材料开发beplay体育下载不了电子产品的方法。虽然石墨烯一直是研究的中心，但直到最近，还没有一种制造石墨烯的方法适合商业化。
现在可能不再是这样了英国公司parag拉夫于2017年进入这一领域。自剑桥大学分离出来以来，该公司开发了世界上第一个在半导体晶圆上制造石墨烯的工艺，有效地将基于石墨烯的电子技术从学术界带到了工业领域。
GHS01AT石墨烯霍尔传感器。图片由parraf提供
现在，该公司正在推出“世界上第一个商用石墨烯霍尔效应传感器”市场。All About Circuits团队与parag拉夫霍尔效应传感器新生产线的产品负责人埃莉·加拉尼斯(Ellie Galanis)进行了交谈，以了解第一手新闻。
为什么石墨烯?
所有的2D材质在美国，石墨烯被认为是过去十年研究最深入的材料，这是有充分理由的。“石墨烯是不可思议的，因为它只是碳原子厚度的一层，”加拉尼斯说。“那里几乎什么都没有，但它却能做出令人难以置信的事情。”
由于石墨烯只有一个原子厚，它有望在未来的一天里实现柔性、透明、不受杂散磁场影响的电子产品——这对开发高分辨率霍尔效应传感器至关重要。
石墨烯与其他材料的电子迁移率。图片由麻省理工学院
然而,石墨烯的好处超出了它的维度。在室温下，石墨烯的电子迁移率为2.5×10^5 cm−2 V−1 s，是硅的200倍。此外，石墨烯还具有4000 Wm−1 K−1的极高导热系数，这也超过了硅。这两个因素使石墨烯成为一种高效能导体，它可以在非常大的温度范围内工作，包括低温。
由于与石墨烯本身在同一平面内的任何场分量都不会被传感器看到，基于石墨烯的GHS提供了垂直场分量的精确测量，从而获得高分辨率。
这些特性中的任何一种都将使石墨烯在如何改变电子学方面变得非常有趣，”Galanis指出。“但事实上，正是这种材料将所有这些都整合在一起，才让它变得非常有趣。”
石墨烯晶圆之前的障碍
如果石墨烯是一种“神奇的材料”，为什么它还没有被商业化用于传感器和固态电子产品?加拉尼斯解释说，在实验室规模，研究人员通常通过在铜衬底上生长来生产石墨烯。
然而，这种在导电基底上生长石墨烯的技术使得这种材料对电子器件毫无用处。研究人员必须将石墨烯从铜中提取出来，先用聚合物将材料涂覆，然后蚀刻铜，然后再将石墨烯置于选定的衬底上。问题是，最终的石墨烯材料会被原始铜污染。
从铜基上转移石墨烯的挑战使得这种材料对于电子设备来说毫无用处。图片由parraf提供
此外，这种手工加工非常繁琐，不可能大规模生产石墨烯。
parraf声称通过将石墨烯直接生长到半导体晶圆上，已经破解了可扩展性的代码，从本质上免除了任何繁琐的转移技术的需要。该公司在剑桥工厂内部进行所有的研究、设计和制造。
新型石墨烯霍尔效应传感器
parraf的新型石墨烯霍尔效应传感器(GHS)， GHS01AT，就像在一个更小、更便宜、更低功率的设备中使用非常昂贵的磁场传感器一样。该公司表示，它还特别耐辐射、高频和高压。
该传感器的分辨率<0.2 ppm，功耗为皮瓦量级，可承受高达250°C的温度。然而，这种设备在尺寸和成本上与低端固态传感器相当。Galanis仍然将新型GHS的磁感性能与磁通门磁强计或核磁共振探头进行了比较。
Paragraf gh规格。图片由parraf提供
GHS在设计时考虑到了易用性。该器件是一个四端集成电路，以输入电流和电压读数作为输出。
GHS阵列启动工具包
此外，parag拉夫还发布了GHS Array启动套件，用户可以通过同时收集8个传感器的数据来测试电池。测试人员可以在电池上的不同位置放置传感器，同时监测一个或一组电池中发生的事情。
Galanis解释说，这种测试工具可以为开发人员重新利用已经用于电动汽车的电池提供巨大价值。为了筛选这些细胞进行质量控制，研究人员目前正在探索电池化学、格式、形状因子和细胞年龄，以便在热点形成成为问题之前检测出来。beplay体育下载不了
GHS阵列启动工具包。图片由parraf提供
使用一系列的GHS传感器，开发人员可以拍摄图像，并快速评估是否有热点地层的迹象。如果出现这些热点预警，开发人员可能会在电池组中安装石墨烯霍尔传感器，以提供早期故障预警。
石墨烯霍尔传感器将参与电池研发
parraf认为，这些新型GHS在多个行业都有前景，包括一级汽车制造商、航空供应链、医疗系统制造商和科学实验室。
GHS01AT的主要用例是电池研发测试和监控。石墨烯霍尔传感器能够独特地测量电池内的电流(μT至mT范围)。
Galanis说:“没有其他磁传感器可以测量到所需的分辨率，这为电池分析提供了非常令人兴奋的机会。”“因此，我们的石墨烯霍尔传感器可以提供更快、更直接的电池电流密度和内阻测量。”
