一种基于霍尔效应的新型磁场传感器的制作方法

本发明涉及磁传感器，尤其是涉及一种基于霍尔效应的新型磁场传感器。

背景技术：

1、磁传感器作为现代传感器产业的一个重要分支，已被广泛应用于工业、国防、科技、医疗等领域。其主要被用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。在现有的多种技术中，有不同类型的传感器用于测量磁场或者其他参数。目前的磁传感器类型包括磁电式传感器、磁通门传感器、霍尔传感器、磁阻传感器、磁共振磁力仪和超导量子干涉仪这几类。这几类磁传感器均有其各自的优缺点和适应的应用场所。

2、随着各类便携式设备和产品的广泛应用，人们对小型化、高灵敏度的磁传感器需求日益提高。然而，传统的磁电式传感器的线圈体积较大且只适合动态测量，磁阻传感器的噪声较大且功耗较大，在低频磁场检测中很难表现优异的特性，超导量子干涉仪需在低温制冷环境下工作、制冷设备体积大，磁共振磁力仪仅适用于测量均匀的磁场，且抗干扰能力较差，因此需要研发新型磁传感器来满足便携式设备对小型化、高灵敏度的磁传感器的需求，同时也应考虑到其抗干扰性、温度稳定性、以及低功耗的需求。

3、霍尔传感器是根据霍尔效应设计的一种磁传感器，霍尔效应是指偏置电流流向一个周围通有一定磁场的导体或半导体时，产生的一种洛伦兹力使得载流子的运动方向发生偏移，并在另一个方向聚集产生电势差，而霍尔电压与偏置电流大小与磁场强度成比例。霍尔器件就是基于此原理进行开发而来的。

4、但目前的霍尔传感器对于不同应用场景的磁场测量能以适配，其测量的灵敏度难以满足要求。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用二维材料的霍尔效应实现高灵敏度的磁传感器的基于霍尔效应的新型磁场传感器。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，包括衬底、安装在衬底上的二维材料霍尔条带和电动势感应模块，所述电动势感应模块的数量为多个，各个电动势感应模块分别位于所述二维材料霍尔条带上的不同位置，所述电动势感应模块包括相互连接的接触电极和导线端，所述导线端用于外接电路从而产生电流，所述接触电极基于导线端的电流产生电动势。

4、进一步地，所述新型磁场传感器还包括电压测量模块，该电压测量模块分别连接两个电动势感应模块中的接触电极，测量出电压信号，从而根据电压信号判断磁场的大小。

5、进一步地，所述衬底的材质为二氧化硅。

6、进一步地，所述二维材料霍尔条带的材料为二维材料，所述二维材料包括cr1.2te2。

7、进一步地，所述二维材料霍尔条带铺设在所述衬底的表面，并受所述衬底支撑。

8、进一步地，所述电动势感应模块的数量为两个。

9、进一步地，两个所述电动势感应模块分别位于所述二维材料霍尔条带的两端。

10、进一步地，根据目标应用场景的磁场大小选取对应的二维材料，构建所述二维材料霍尔条带。

11、进一步地，根据目标应用场景的安装要求以及磁场的分布情况，确定所述衬底的长度、宽度和厚度，以及二维材料霍尔条带的长度、宽度和厚度。

12、进一步地，根据电动势感应模块的电流方向以及电动势的方向，确定接触电极的安装位置。

13、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

14、本发明的基于霍尔效应的磁场传感器利用二维材料优异的霍尔效应，将磁场传感器的磁场感应转变为电压信号的变化，从而显著提升磁场传感器的灵敏度。

15、此外，基于霍尔效应的磁场传感器二维材料的应用可在提升磁传感器性能的同时保持磁传感器的小型化。本发明为小型化、高灵敏度的磁传感器提供一种全新的解决方案。

技术特征：

1.一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，包括衬底(1)、安装在衬底(1)上的二维材料霍尔条带(2)和电动势感应模块，所述电动势感应模块的数量为多个，各个电动势感应模块分别位于所述二维材料霍尔条带(2)上的不同位置，所述电动势感应模块包括相互连接的接触电极(3)和导线端(4)，所述导线端(4)用于外接电路从而产生电流，所述接触电极(3)基于导线端(4)的电流产生电动势。

2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，所述新型磁场传感器还包括电压测量模块，该电压测量模块分别连接两个电动势感应模块中的接触电极(3)，测量出电压信号，从而根据电压信号判断磁场的大小。

3.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，所述衬底(1)的材质为二氧化硅。

4.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，所述二维材料霍尔条带(2)的材料为二维材料，所述二维材料包括cr1.2te2。

5.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，所述二维材料霍尔条带(2)铺设在所述衬底(1)的表面，并受所述衬底(1)支撑。

6.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，所述电动势感应模块的数量为两个。

7.根据权利要求6所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，两个所述电动势感应模块分别位于所述二维材料霍尔条带(2)的两端。

8.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，根据目标应用场景的磁场大小选取对应的二维材料，构建所述二维材料霍尔条带(2)。

9.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，根据目标应用场景的安装要求以及磁场的分布情况，确定所述衬底(1)的长度、宽度和厚度，以及二维材料霍尔条带(2)的长度、宽度和厚度。

10.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，其特征在于，根据电动势感应模块的电流方向以及电动势的方向，确定接触电极(3)的安装位置。

技术总结
本发明涉及一种基于霍尔效应的新型磁场传感器，包括衬底、安装在衬底上的二维材料霍尔条带和电动势感应模块，电动势感应模块的数量为多个，各个电动势感应模块分别位于二维材料霍尔条带上的不同位置，电动势感应模块包括相互连接的接触电极和导线端，导线端用于外接电路从而产生电流，接触电极基于导线端的电流产生电动势。与现有技术相比，本发明具有能显著提升磁场传感器的灵敏度、可在提升磁传感器性能的同时保持磁传感器的小型化等优点。

技术研发人员：王骁迪,原佳亮,袁奇,李海,顾黄晶,何邦乐,杨天宇,周宏,周韫捷,王竟成,郭婉华,曹雨
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12