柔性石墨烯霍尔传感器及其制备方法

本申请涉及半导体传感器，特别是涉及柔性石墨烯霍尔传感器及其制备方法。

背景技术：

1、霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔效应（hall effect）是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象，利用霍尔传感器可以测量位移、力、角速度、线速度、磁场、电流等物理量，广泛应用于汽车、智能手机、医疗设备、电子设备以及安防设备等多种领域。

2、石墨烯作为最早发现的二维半导体纳米材料，由于其特殊的电子特性，吸引了大量的研究。随着石墨烯纳米片高质量合成的进展，具有易折叠、可穿戴等优势的以柔性材料为基底的石墨烯霍尔传感器得到了广泛的研究。石墨烯具有厚度薄且反应面积大的结构特点，在减轻器件重量的同时还可提高传感器的测量精度，同时，石墨烯还具有热学性能稳定等特点，在一定程度上可提升传感器的稳定性和一致性。结合霍尔效应，具有多重优良特性的石墨烯应用于霍尔元件中，石墨烯的高迁移率性能为霍尔传感器提供更好的发展前景。

3、传统的柔性石墨烯霍尔传感器采用如下方法制备：在硅片表面旋涂聚二甲基硅氧烷（pdms）作为粘合剂，将柔性薄膜粘贴在pdms上制作柔性传感器基底，然后再在基底上加工形成石墨烯霍尔棒和电极，从而制备得到霍尔传感器。但是，上述方法需先将柔性薄膜粘贴在pdms表面形成基底，在进行加工，加工完之后，还需要手动将柔性薄膜自pdms上剥离出来，在粘贴的过程中容易产生气泡，使得柔性薄膜不平整，为了确保能够顺利将柔性薄膜自pdms上剥离，通常需要较厚的柔性薄膜才能实现，而且在剥离过程中容易对柔性基底造成损伤，从而对传感器的电阻均匀性和检测灵敏度造成不良影响。

技术实现思路

1、基于此，本申请提供了有利于提高电阻均匀性和检测灵敏度的柔性石墨烯霍尔传感器及其制备方法。

2、本申请提供一种柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，包括如下步骤：

3、提供透明底片；

4、在所述透明底片的一侧表面之上直接制备柔性基底；

5、在所述柔性基底的表面之上制备含有石墨烯的霍尔元件；

6、采用激光照射所述透明底片背向所述柔性基底的一侧，使所述透明底片与所述柔性基底分离。

7、在其中一些实施例中，所述透明底片为石英片。

8、在其中一些实施例中，所述柔性基底的材质为聚酰亚胺。

9、在其中一些实施例中，所述柔性基底的厚度为10μm~30μm。

10、在其中一些实施例中，激光照射的条件包括：波长为270nm~355nm，能量密度为10mj/cm2~400mj/cm2，频率为1hz~20hz。

11、在其中一些实施例中，在所述透明底片的一侧表面之上直接制备所述柔性基底的步骤包括：

12、在所述透明底片上涂覆胶水，所述胶水包含所述柔性基底的材质；

13、使所述胶水凝固形成薄膜状的柔性基底。

14、在其中一些实施例中，涂覆的方式为旋涂，转速为800rpm~1200rpm，时间为0.5min~1.5min。

15、在其中一些实施例中，凝固的条件包括：在保护性气体氛围下，先在3h~4h内将胶水的温度升至240℃~260℃，保温20min~40min后降至室温。

16、在其中一些实施例中，所述霍尔元件包括霍尔棒和电极，在所述柔性基底的表面之上制备含有石墨烯的霍尔元件的步骤包括：

17、在所述柔性基底的表面之上依次采用图形化工艺形成所述霍尔棒和电极；

18、所述霍尔棒呈两个矩形垂直交叉状以形成四臂，所述霍尔棒的材质为石墨烯；所述电极有四个，分别设置于所述霍尔棒的四臂，且每个电极部分覆盖所述霍尔棒的相应的臂并沿该臂的方向向外延伸。

19、在其中一些实施例中，在所述柔性基底的表面之上制备含有石墨烯的霍尔元件的步骤之前，还包括如下步骤：

20、在所述柔性基底的表面的预设位置采用图形化工艺形成对版标记；

21、制备所述霍尔元件的过程中，采用所述对版标记进行定位。

22、本申请还提供一种柔性石墨烯霍尔传感器，由上述任一实施例中所述的制备方法制备得到。

23、本申请提供了一种柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，采用透明底片替代非透明的硅片进行传感器的制备，在透明底片上可直接制作形成柔性基底薄膜并在柔性基底上进行后续的霍尔元件的制作，无需采用pdms进行胶粘，可提高柔性基底在底片表面的平整度，有利于提高含石墨烯的霍尔元件与柔性基底的贴合牢固程度，从而有利于提高传感器的电阻均匀性。在制备完霍尔元件之后，可通过激光照射的方式使透明底片和柔性基底直接分离，制作工艺更加简单，而且分离过程中不会对柔性基底造成破坏，还可实现采用较薄的柔性基底制备霍尔传感器，有利于提高传感器的灵敏度。

技术特征：

1.一种柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，所述透明底片为石英片。

3.根据权利要求1所述的柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，所述柔性基底的材质为聚酰亚胺；和/或

4.根据权利要求1所述的柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，激光照射的条件包括：波长为270nm~355nm，能量密度为10mj/cm2~400mj/cm2，频率为1hz~20hz。

5.根据权利要求1所述的柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，在所述透明底片的一侧表面之上直接制备所述柔性基底的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，涂覆的方式为旋涂，转速为800rpm~1200rpm，时间为0.5min~1.5min。

7.根据权利要求5所述的柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，凝固的条件包括：在保护性气体氛围下，先在3h~4h内将胶水的温度升至240℃~260℃，保温20min~40min后降至室温。

8.根据权利要求1~7任一项所述的柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，所述霍尔元件包括霍尔棒和电极，在所述柔性基底的表面之上制备含有石墨烯的霍尔元件的步骤包括：

9.根据权利要求8所述的柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，其特征在于，在所述柔性基底的表面之上制备含有石墨烯的霍尔元件的步骤之前，还包括如下步骤：

10.一种柔性石墨烯霍尔传感器，其特征在于，由权利要求1~9任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结本申请涉及一种柔性石墨烯霍尔传感器及其制备方法。柔性石墨烯霍尔传感器的制备方法，包括如下步骤：提供透明底片；在所述透明底片的一侧表面之上直接制备柔性基底；在所述柔性基底的表面之上制备含有石墨烯的霍尔元件；采用激光照射所述透明底片背向所述柔性基底的一侧，使所述透明底片与所述柔性基底分离。通过本申请提供的方法制备霍尔传感器，有利于提高传感器的灵敏度。技术研发人员：贾原,田金鹏,王程,王宝杰受保护的技术使用者：深圳技术大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12