新加坡国立大学 图(左)显示了阶梯单层石墨烯形成的概念
这类似于亚洲广泛用于农业的梯田
(右)钛酸锶(STO，左上)和裸露的STO衬底(右下)上石墨烯阶梯形态的原子力显微镜图像
学分:高级材料 新加坡国立大学的物理学家已经开发出一种灵敏的二维(2-D)磁场传感器，这种传感器可以潜在地改善用于数据存储应用的纳米级磁畴的检测
磁阻(MR)是由于外部磁场的影响而引起的材料电阻的变化，已广泛应用于磁传感器、磁存储器和硬盘驱动器中
然而，在传统的使用巨磁电阻或隧道磁电阻自旋阀的基于三维材料的磁传感器中，磁场的可检测信号随其传感层的厚度呈指数衰减
这限制了传感器的空间分辨率和灵敏度
因此，二维传感器可以潜在地改善微小磁场的检测，因为衰减仅限于一个原子层的厚度
石墨烯是一种原子厚度的薄材料，具有高迁移率和高载流能力
由物理系的阿丽安多教授领导的研究小组通过在人工平台基底上添加石墨烯层，新加坡国立大学开发了一种二维磁性传感器，其电阻在室温下可以将其初始值提高50倍
这比之前报道的相同条件下单层石墨烯器件高十倍
纳米级磁畴的检测是一个基本的挑战
随着磁畴变得更小(纳米级)，传感器的尺寸需要相应地减小，以保持高空间分辨率和信噪比
然而，对于传统的基于三维材料的传感器，尺寸的减小将导致热磁噪声和自旋扭矩不稳定
该团队最近的发现为二维磁场传感器的开发铺平了道路，这种传感器可以在室温下工作，用于检测纳米级磁畴
这可以提高扫描探针磁测、生物传感和磁存储应用的性能
胡，先生，博士
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研究小组的一名学生说，“二维磁传感器的核心部分是通过在原子级阶梯衬底上堆叠石墨烯而形成的阶梯石墨烯
这个过程类似于在楼梯上铺地毯
" 由于其灵活性，石墨烯也将复制楼梯形态
在此过程中，阶梯石墨烯中会产生地形波纹和电荷水坑
在磁场存在的情况下，阶梯石墨烯中的电流不会沿直线传播，而是被水坑边界的不连续性强烈扭曲，导致其电阻发生显著变化
阿丽安多教授说:“这项技术有潜力开发下一代高灵敏度传感器，用于检测纳米级磁畴
用于传感器的单层石墨烯薄膜可以通过批量生产来制造，以实现可扩展性
" 研究小组已经为这项发明申请了专利
在这项概念验证研究之后，研究人员计划进一步优化梯田几何形状，并将其用于大规模生产技术
然后，这将扩大他们的实验成果，导致工业规模的商业用途晶圆制造
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