Sensori magnetici al grafene (GFET)
Graphene magnetic sensors (GFET)

 

Il mercato dei sensori di campo magnetico è in espansione, con stime delle dimensioni fino a 4,16 miliardi di dollari nel 2022. Le molteplici finalità dei sensori di campo magnetico, come il rilevamento della posizione, il monitoraggio della corrente, il rilevamento della velocità e il rilevamento angolare consentono l'accesso a una vasta gamma di industrie come l'automotive, l'elettronica di consumo, l'assistenza sanitaria, l’aerospazio e la difesa.

Il tipo di sensore magnetico più comune utilizza l'effetto Hall, che consiste in un fenomeno fisico per il quale si osserva una differenza di potenziale in un conduttore attraversato da corrente elettrica quando questo è sottoposto a un campo magnetico.

I sensori basati su effetto hall rappresentano il 55% della quota di mercato dei sensori magnetici.

Image: GFET S-10 chip with graphene FETs. 

Il fattore chiave per determinare la sensibilità dei sensori ad effetto Hall è l'elevata mobilità elettronica. Come tale, il grafene è un materiale molto interessante per questa applicazione, con una mobilità delle cariche misurata superiore a 200.000 cm² V^-1 s^-1.

E’ stato dimostrato che i sensori Hall in grafene, incapsulati in nitruro di boro, mostrano una sensibilità in funzione della corrente fino a 5700 V/AT e una sensibilità in funzione della tensione fino a 3 V/VT. Tali prestazioni superano i sensori di silicio e e i sensori realizzati in III/V Hall considerati all'avanguardia, con una risoluzione magnetica di soli 50 nT/√Hz.

L'attuale limite pratico per la sensibilità dei dispositivi Hall in grafene sui wafer standard è di circa 3000 V/AT.

Per fare un confronto, i sensori Hall all'avanguardia di materiali tradizionali compatibili con CMOS hanno una sensibilità dell'ordine di ~ 100 V/AT. Anche i sensori Hall flessibili in grafene, prodotti su nastro di Kapton, raggiungono sensibilità simili ai sensori Hall realizzati su silicio rigido.

Testo tradotto da https://www.graphenea.com/blogs/graphene-news/graphene-magnetic-sensors