CN113805117A - 一种界面型磁场探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁场探测领域，具体提供了一种界面型磁场探测装置，二维材料层设置在基底上，磁致伸缩材料颗粒设置在二维材料层的中部，覆盖部设置在磁致伸缩材料颗粒上，磁致伸缩材料颗粒为多个，相邻磁致伸缩材料颗粒之间不接触，第一电极和第二电极分别置于二维材料层上覆盖部的两侧，第一电极和第二电极不与覆盖部接触。应用时，将本发明置于待测空间的磁场内，通过第一电极和第二电极测量二维材料层导电特性的变化，实现磁场探测。本发明能够实现高灵敏度的磁场探测，在磁场探测领域具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及磁场探测领域，具体涉及一种界面型磁场探测装置。
背景技术
磁场强度属于基本物理量。磁场传感器将磁学信号转化为电信号，磁场传感器是传感器中的重要一员。磁场传感器的应用遍及生产和生活中的各个方面。目前，常见的磁场传感器有霍尔传感器、磁通门传感器、磁阻型磁场传感器等。传统磁场传感器或者探测精度低，或者所测量的磁场量程窄。因此，寻求基于新型原理的磁场探测装置仍是目前努力的方向之一。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种界面型磁场探测装置，包括基底、二维材料层、磁致伸缩材料颗粒、覆盖部、第一电极、第二电极，二维材料层设置在基底上，磁致伸缩材料颗粒设置在二维材料层的中部，覆盖部设置在磁致伸缩材料颗粒上，磁致伸缩材料颗粒为多个，相邻磁致伸缩材料颗粒之间不接触，第一电极和第二电极分别置于二维材料层上覆盖部的两侧，第一电极和第二电极不与覆盖部接触。
更进一步地，还包括施力部，施力部设置在覆盖部上。
更进一步地，二维材料层的材料为二维过渡金属硫属化合物。
更进一步地，覆盖部的材料为二维过渡金属硫属化合物。
更进一步地，施力部的材料为磁致伸缩材料。
更进一步地，二维过渡金属硫属化合物为硫化钼、碲化钼、硒化钼、硫化钨、碲化钨、硒化钨。
更进一步地，磁致伸缩材料颗粒的形状为球形。
更进一步地，磁致伸缩材料颗粒周期性排布。
更进一步地，第一电极和第二电极的材料为金或银。
更进一步地，基底的材料为绝缘材料。
本发明的有益效果：本发明提供了一种界面型磁场探测装置，包括基底、二维材料层、磁致伸缩材料颗粒、覆盖部、第一电极、第二电极，二维材料层设置在基底上，磁致伸缩材料颗粒设置在二维材料层的中部，覆盖部设置在磁致伸缩材料颗粒上，磁致伸缩材料颗粒为多个，相邻磁致伸缩材料颗粒之间不接触，第一电极和第二电极分别置于二维材料层上覆盖部的两侧，第一电极和第二电极不与覆盖部接触。应用时，将本发明置于待测空间的磁场内，在磁场作用下，磁致伸缩材料颗粒膨胀，从而改变了二维材料层与覆盖部之间的界面，从而改变了二维材料层的导电特性，通过第一电极和第二电极测量二维材料层导电特性的变化，实现磁场大小探测。在本发明中，磁致伸缩材料颗粒的膨胀不仅改变了二维材料层与覆盖部之间的界面，而且改变了二维材料层内的应力分布。因此，本发明能够实现高灵敏度的磁场探测。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是一种界面型磁场探测装置的示意图。
图2是又一种界面型磁场探测装置的示意图。
图中：1、基底；2、二维材料层；3、磁致伸缩材料颗粒；4、覆盖部；5、第一电极；6、第二电极；7、施力部。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了一种界面型磁场探测装置。如图1所示，该界面型磁场探测装置包括基底1、二维材料层2、磁致伸缩材料颗粒3、覆盖部4、第一电极5、第二电极6。二维材料层2设置在基底1上。二维材料层2的材料可以为二维半导体材料。优选地，二维材料层2的材料为二维过渡金属硫属化合物。基底1的材料为绝缘材料。优选地，基底1的材料为二氧化硅或石英。磁致伸缩材料颗粒3设置在二维材料层2的中部。磁致伸缩材料颗粒3的尺寸小于10微米。优选地，磁致伸缩材料颗粒3的尺寸小于5微米。覆盖部4设置在磁致伸缩材料颗粒3上。覆盖部4的材料可以为绝缘材料，也可以为半导体材料。优选地，覆盖部4的材料为二维过渡金属硫属化合物。覆盖部4的材料可以与二维材料层2的材料相同，也可以与二维材料层2的材料不同。优选地，覆盖部4的材料与二维材料层2的材料不同。这样一来，当覆盖部4与二维材料层2的界面状态发生变化时，二维材料层2的功函数变化更多，从而更多地改变二维材料层2的导电特性。磁致伸缩材料颗粒为多个，相邻磁致伸缩材料颗粒之间不接触，二维材料层2与覆盖部4部分地接触，这样一来，当磁致伸缩材料颗粒3伸长或膨胀时，二维材料层2与覆盖部4之间的界面状态改变更多，从而更多地改变二维材料层2的导电特性。第一电极5和第二电极6分别置于二维材料层2上覆盖部4的两侧。第一电极5和第二电极6不与覆盖部4接触，这样一来，第一电极5和第二电极6测量的是二维材料层2的导电特性，该导电特性依赖于覆盖部4与二维材料层2之间的界面，所测量的而不是二维材料层2与覆盖部4并联的导电特性。因此，第一电极5和第二电极6均不与覆盖部4接触，所测得的导电特性更依赖于二维材料层2与覆盖部4之间的界面状态。第一电极5和第二电极6的材料为金或银，用以连接外电路。
应用时，将本发明置于待测空间的磁场内，在磁场作用下，磁致伸缩材料颗粒3膨胀，从而改变了二维材料层2与覆盖部4之间的界面，从而改变了二维材料层2的导电特性，通过第一电极5和第二电极6测量二维材料层2导电特性的变化，实现磁场大小探测。在本发明中，磁致伸缩材料颗粒3的膨胀不仅改变了二维材料层2与覆盖部4之间的界面，而且磁致伸缩材料颗粒3会对二维材料层2产生力学作用，从而改变了二维材料层2内的应力分布。因此，本发明能够实现高灵敏度的磁场探测，另外，本发明是基于传统电学的，在磁场探测灵敏具有良好的应用前景。
更进一步地，二维过渡金属硫属化合物为硫化钼、碲化钼、硒化钼、硫化钨、碲化钨、硒化钨中的任一种。如上所述，即使二维材料层2与覆盖部4均为二维过渡金属硫属化合物，但是二维材料层2与覆盖部4还可以为不同的材料，以便于增加界面状态对二维材料层2导电特性的影响，提高磁场探测的灵敏度。
实施例2
在实施例1的基础上，基底1为弹性系数周期性分布的材料。例如，基底1为具有微小孔洞的二氧化硅薄层，孔洞的直径小于2微米。孔洞的形状不受限制。优选地，孔洞的形状与磁致伸缩材料颗粒3的形状相匹配。孔洞周期排布。当磁致伸缩材料颗粒3伸长或膨胀时，磁致伸缩材料颗粒3作用到二维材料层2上，二维材料层2向孔洞内形变。这样一来，在磁致伸缩材料颗粒3作用下，二维材料层2在磁致伸缩材料颗粒3附近内向孔洞内形变，覆盖部4在磁致伸缩材料颗粒3附近向外形变，从而能够更多改变二维材料层2与覆盖部4之间的界面，从而更多地改变二维材料层2的导电特性，从而提高磁场探测的灵敏度。
实施例3
在实施例1或2的基础上，如图2所示，还包括施力部7，施力部7设置在覆盖部4上。施力部7依靠自身的重力作用到覆盖部4上，增加了覆盖部4和覆盖部4下侧二维材料层2的应力。在较大应力的情况下，当磁致伸缩材料颗粒3伸长或膨胀时，对覆盖部4和二维材料层2界面状态的改变更能够明显地改变二维材料层2的功函数和导电特性，从而实现更高灵敏度的磁场探测。
更进一步地，施力部7的材料为磁致伸缩材料。施力部7的材料可以与磁致伸缩材料颗粒3的材料相同，也可以不同，在此不做限制。这样一来，在磁场的作用下，施力部7也会伸长，从而作用到覆盖部4上，改变覆盖部4的形貌，从而能够更多地改变二维材料层2与覆盖部4之间的界面，从而实现更高灵敏度的磁场探测。
更进一步地，磁致伸缩材料颗粒3的形状为球形，磁致伸缩材料颗粒3周期性排布。这样一来，当磁致伸缩材料颗粒3伸长时，二维材料层2与覆盖部4之间的界面改变更多，从而实现更高灵敏度的磁场探测。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种界面型磁场探测装置，其特征在于，包括基底、二维材料层、磁致伸缩材料颗粒、覆盖部、第一电极、第二电极，所述二维材料层设置在所述基底上，所述磁致伸缩材料颗粒设置在所述二维材料层的中部，所述覆盖部设置在所述磁致伸缩材料颗粒上，所述磁致伸缩材料颗粒为多个，相邻所述磁致伸缩材料颗粒之间不接触，所述第一电极和所述第二电极分别置于所述二维材料层上所述覆盖部的两侧，所述第一电极和所述第二电极不与所述覆盖部接触。
2.如权利要求1所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：还包括施力部，所述施力部设置在所述覆盖部上。
3.如权利要求1所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：所述二维材料层的材料为二维过渡金属硫属化合物。
4.如权利要求3所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：所述覆盖部的材料为二维过渡金属硫属化合物。
5.如权利要求4所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：所述施力部的材料为磁致伸缩材料。
6.如权利要求5所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：所述二维过渡金属硫属化合物为硫化钼、碲化钼、硒化钼、硫化钨、碲化钨、硒化钨。
7.如权利要求1-6任一项所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：所述磁致伸缩材料颗粒的形状为球形。
8.如权利要求7所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：所述磁致伸缩材料颗粒周期性排布。
9.如权利要求8所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：所述第一电极和所述第二电极的材料为金或银。
10.如权利要求9所述的界面型磁场探测装置，其特征在于：所述基底的材料为绝缘材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111009828.XA CN113805117A (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种界面型磁场探测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202111009828.XA CN113805117A (zh) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | 一种界面型磁场探测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113805117A true CN113805117A (zh) | 2021-12-17 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113805117A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114280511A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-05 | 浙江树人学院（浙江树人大学） | 一种拓扑绝缘体纳米线磁场探测器 |
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2021
- 2021-08-31 CN CN202111009828.XA patent/CN113805117A/zh not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114280511A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-05 | 浙江树人学院（浙江树人大学） | 一种拓扑绝缘体纳米线磁场探测器 |
| CN114280511B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-03-08 | 浙江树人学院（浙江树人大学） | 一种拓扑绝缘体纳米线磁场探测器 |
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