石墨烯边缘化磁性碳膜的可控生长及其自旋式磁传感机理研究

基本信息
批准号:51875364
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:王超
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:范雪,张希,陈成,江凯,郭婧,黄统滨,刘希尧,彭达
关键词:
石墨烯边缘磁传感薄膜可控制造自旋
结项摘要

In recent years, by introducing graphene edge spin-electron interactions as sensitive principles, the next generation nano spin-magnetic sensor has been rapidly developed. However, the spin-electron interacting mechanisms under different structural features (such as scales, forms) are not clear yet, which have become the bottleneck of the development of such new nano device. Therefore, based on his earlier work at the controllable manufacture of graphene-edged carbon film and their magnetoresistance origins, the applicant proposed the scientific problem of "Spin-magnetic sensing mechanism based on graphene edged magnetic carbon film", integrating the process of graphene growth and edge fabrication, directly growing three types of graphene edge structures which are through structure, dispersing structure and sandwich structure. Magnetic environment Raman spectroscope, magnetic force scanning tunneling microscope are used to reveal the spin orientation under external magnetic field. Physical property measurement system is used to investigate the modulating mechanisms on the transport of itinerary electrons. Systemically explain the deflecting (Hall voltage), scattering (magnetoresistance) and tunneling (magneto tunneling current) of in three types of graphene edged films, and build sensor prototypes based on the above sensing mechanisms. The research outcome has important scientific significance for systemically understanding the edge scale-effect on the spin magnetic sensing mechanisms, and provide support for the scientifically design and manufacture of new spin nano magnetic sensors.

近年来,以石墨烯边缘电子自旋在磁场下改变巡游电子传输特性为原理的下一代自旋式磁传感器引起了极大关注。然而不同石墨烯边缘形态(如尺寸、间距)下的电子自旋作用机制目前尚未明确,成为这一新型纳米传感器发展的瓶颈。为此,申请人基于石墨烯边缘化碳膜可控制造及其磁阻效应起源的工作基础,提出“石墨烯边缘化磁性碳膜的自旋式磁传感机理”这一科学问题,将石墨烯“生长”与“边缘化”集成,进行连续式、分散式、夹层式三种石墨烯边缘化碳膜的可控制造,借助磁力隧道显微镜,磁场拉曼光谱,综合物性测量仪等手段揭示磁场下石墨烯边缘电子自旋的取向规律,探究其对巡游电子运动的调控机制,系统阐明三种形态石墨烯边缘中的巡游电子偏转(霍尔电压),散射(磁致电阻)与隧穿(磁致隧穿电流)效应,并以此为传感机理分别构造敏感元件。该研究对于揭示石墨烯边缘尺度效应下的自旋磁传感本质有重要科学意义,将为新型碳基磁传感器的科学设计与制造提供支持。

项目摘要

根据项目计划书内容,本项目围绕“石墨烯边缘化磁性碳膜的自旋式磁传感机理”这一核心科学问题展开,研究内容有三:(1)连续式石墨烯边缘自旋内磁场对霍尔效应的增强机理;(2)分散式石墨烯边缘自旋散射作用下的磁致电阻效应;(3)夹层式石墨烯边缘自旋诱导下的磁致隧穿效应。执行期内取得主要研究进展如下:.1. 阐明了连续式石墨烯边缘强磁性与纵向导电能力的协同优化作用,以此为基础研发室温霍尔式传感器件,磁场分辨能力0.001T,角度分辨能力2°,工作温度范围250-400 K,相关成果发表SCI论文2篇,授权发明专利1项。.2. 揭示了分散式石墨烯边缘自旋过滤、波函数收缩、洛伦兹力偏转等磁阻效应起源的竞争机制,实现了纳晶尺寸在3.7~10.5nm可调控制造,最大室温磁阻效应超过10%。以此为基础研发室温自旋式整流开关器件,磁阻效应开关比达到1000%,相关成果发表SCI论文2篇,授权发明专利1项。.3. 澄清了夹层式石墨烯纳晶边缘诱导高迁移率通道效应,及其对面内异质结构磁阻效应增强机理,室温磁阻效应提高8倍。提出了化学气相沉积中的电子照射制造原理,获得了站立式石墨烯纳米片结构,搭建了石墨烯边缘自旋极化传感测试平台,相关成果发表SCI论文1篇,授权发明专利2项。.此外,本研究取得的关键数据(待发表)有:.1. XMCD表征发现石墨烯纳晶碳膜室温具有铁磁性,现有数据中差谱强度0.005,对应磁性大约是Ni的1%。SQUID表征测得饱和磁化强度为4.6emu/g,与XMCD测得磁性强度匹配。上述结果已在合肥光源和上海光源重现。.2. 在石墨烯纳晶结构中发现自旋输运行为,包括自旋塞贝克效应SSE,自旋霍尔磁阻效应SMR,两种输运行为的温度依赖性一致,表明是GNC结构固有性质。.以上数据目前在整理汇总中,拟投稿Nature期刊。.执行期内共计发表SCI代表作5篇,授权发明专利4项,发表国际会议报告6篇。依托研究结果获得省部级科技奖励各1项,市级科技奖励1项。培养研究生12人。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
3

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
4

长链烯酮的组合特征及其对盐度和母源种属指示意义的研究进展

长链烯酮的组合特征及其对盐度和母源种属指示意义的研究进展

DOI:10.16441/j.cnki.hdxb.20190247
发表时间:2019
5

电沉积增材制造微镍柱的工艺研究

电沉积增材制造微镍柱的工艺研究

DOI:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.05.009
发表时间:2021

王超的其他基金

批准号:51575501
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81102661
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51408250
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41403071
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81601429
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201594
批准年份:2012
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81903353
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51904070
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61601229
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41430751
批准年份:2014
资助金额:360.00
项目类别:重点项目
批准号:21473081
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11602270
批准年份:2016
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31470671
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:59406001
批准年份:1994
资助金额:8.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700766
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21206181
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61673291
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:21473109
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:41872061
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:51202228
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11402042
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40871191
批准年份:2008
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:41501328
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81603693
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1504511
批准年份:2015
资助金额:27.00
项目类别:联合基金项目
批准号:40802019
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21708023
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81872970
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:21374129
批准年份:2013
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:40902022
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49781001
批准年份:1997
资助金额:12.00
项目类别:专项基金项目
批准号:21402185
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51672037
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:49741002
批准年份:1997
资助金额:2.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31200095
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41804166
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51479065
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:31801193
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21901115
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81701903
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41601255
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601948
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600920
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902209
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51679052
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11402065
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21773145
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21603265
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602223
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51606108
批准年份:2016
资助金额:14.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301861
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81602186
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61771343
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61401314
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51608018
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61901524
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51603194
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21906079
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81574080
批准年份:2015
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:81772777
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21807006
批准年份:2018
资助金额:27.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11526181
批准年份:2015
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:61072101
批准年份:2010
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:41802138
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50830304
批准年份:2008
资助金额:200.00
项目类别:重点项目
批准号:41702149
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61805028
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61603011
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11805153
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31870665
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:41672187
批准年份:2016
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:59679024
批准年份:1996
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:31300571
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201404
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61801518
批准年份:2018
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21905172
批准年份:2019
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11601470
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50379012
批准年份:2003
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:11626079
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51772306
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61202053
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21103102
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51403219
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41601406
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40071062
批准年份:2000
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
批准号:60902042
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305274
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51709275
批准年份:2017
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41372056
批准年份:2013
资助金额:87.00
项目类别:面上项目
批准号:11604341
批准年份:2016
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41303086
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50878074
批准年份:2008
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:31760548
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41331176
批准年份:2013
资助金额:308.00
项目类别:重点项目
批准号:81773154
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:11872135
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11872164
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11604232
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501177
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60301008
批准年份:2003
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81102639
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901173
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21073153
批准年份:2010
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:60672076
批准年份:2006
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:21901185
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51909119
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31070596
批准年份:2010
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:31872632
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:51801095
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41705060
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30701021
批准年份:2007
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:12126407
批准年份:2021
资助金额:20.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:81001149
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20843006
批准年份:2008
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:10802077
批准年份:2008
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51509182
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81503201
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872792
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11675258
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:41902236
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81673695
批准年份:2016
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:81501115
批准年份:2015
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61802004
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701016
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51606046
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51309061
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

核壳式碳纳米洋葱在石墨烯纳米带/石墨烯薄膜上的原位生长机理及其电子传输特性的研究

批准号:51772034
批准年份:2017
负责人:李新禄
学科分类:E0203
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
2

纳米晶石墨烯的可控生长及其物性研究

批准号:11674154
批准年份:2016
负责人:高力波
学科分类:A2011
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
3

非均匀应变石墨烯纳米结构的电性、自旋磁性及其调控研究

批准号:11172124
批准年份:2011
负责人:张助华
学科分类:A1101
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
4

可控生长石墨烯的理论研究

批准号:21373112
批准年份:2013
负责人:王强
学科分类:B0301
资助金额:80.00
项目类别:面上项目