我国科学家研制出超灵敏磁传感器 智能汽车有望实现毫秒极速响应

日前，中国石墨烯磁传感器领域传来好消息。北京大学张志勇-彭练矛团队研发出一种超灵敏磁传感器，该传感器在传统硅基工艺的基础上与新材料碳基石墨烯工艺相结合，将灵敏度提高到了超越现有商业霍尔传感器的水平。该项技术未来可应用于智能汽车的传感器，使其反应更为敏捷迅速，有望真正实现毫秒极速响应。

该团队的研究成果以《基于石墨烯霍尔元件与硅基工艺电路异质集成的超灵敏磁传感器》为题，在线发表于全球材料领域著名期刊《美国化学学会. 纳米》。北京大学电子学系博士研究生戴彤宇、黄乐，厦门理工学院光电与通信工程学院陈铖颖副教授为共同第一作者，张志勇、彭练矛为共同通讯作者。

团队骨干成员戴彤宇表示，超灵敏磁传感器采用硅基集成电路和石墨烯霍尔元件的三维异质集成技术，利用在片的硅基集成电路从而实现对霍尔元件测量信号进行放大、模数转换的信号处理功能，将单独的石墨烯霍尔元件的灵敏度提高60倍以上。“该项技术成果可应用的范围很广泛，比如在智能汽车领域，智能汽车是用传感器来测量汽车发动机转速、感知车外物体位置，把转动、力矩等力学量转换成磁场大小，再转换成电学信号传递至中央处理器，然后才能操控汽车做出智能的指令。我们研发的超灵敏磁传感器将用更敏锐的感知力、更迅速的反应力帮助智能汽车做出又快又准确的判断。”戴彤宇说。

左图：石墨烯—硅基三维集成霍尔传感器的器件结构 

右上：用霍尔传感器测量交变磁场的测量结果

右下：该成果与市面上的商用霍尔传感器的性能对比

超灵敏磁传感器还可以广泛应用于工业制造上，它有很强的抗干扰性，而且还能大幅度降低计数成本。只需给每件商品贴上永磁标签，产品就会随着运动产生一个变化的磁场，并可以通过生产线上的超灵敏磁传感器检测磁场，来检测产品在生产线上的速度、位置、计数等参量。该项技术也是智能制造（工业4.0）的重要组成部分。

此外，超灵敏磁传感器还能应用在手机、智能手表等产品上，可以帮助户外工作者通过检测地磁场来辨别方向。

在谈及实验过程时，戴彤宇说：“这次实验成功地展示出了石墨烯霍尔器件的强大性能，也证明了碳基材料在一些特定领域能与传统的硅基工艺兼容。这次研发成果标志着碳基材料朝着实用化和产业化的方向更进一步。”

上图：论文第一作者戴彤宇在实验室里做实验