Original title: Vývoj a výroba grafenových Hallových sond
Translated title: Development and fabrication of graphene Hall probes
Authors: Supalová, Linda ; Červenka, Jiří (referee) ; Bartošík, Miroslav (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2023
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Pokrok v inženýrství a technologiích vytvořil zájem o stabilní detektory magnetického pole schopné operovat v širokém rozsahu teplot. Senzory založené na Hallově jevu a obří magnetorezistenci jsou nejčastěji využívaná zařízení k neinvazivnímu měření statických i dynamických magnetických polí v reálném čase. Aplikace zařízení na bázi Hallova jevu zahrnují například lineární senzory magnetického pole, gyrátory, rychlostní a směrové senzory, elektrické kompasy a senzory proudu, v oblastech sahajících od výroby, automobilového a kosmického průmyslu po komunikační systémy. Nicméně současné materiály využívané v Hallových sondách (především III-V polovodiče jako InSb nebo GaAs) mají potíže s teplotní stabilitou. V této práci se zabýváme výrobou Hallových sond založených na grafénu a jejich testováním za zvýšených teplot. Úspěšně jsme vyrobili grafénové Hallovy sondy v uspořádání polem řízeného tranzistoru pomocí standartních výrobních metod jako litografie a depozice tenkých vrstev. Volba uspořádání polem řízeného tranzistoru nám umožňuje naplno využít vynikajících elektrických vlastností grafénu při testování těchto Hallových sond v rozmezí od pokojové teploty až do 200°C. Naše výsledky ukazují, že zvyšování teploty nezpůsobuje zásadní zhoršení výkonnosti grafénových Hallových sond i při teplotách nad 150°C. Tato práce otevírá dveře pro další výzkum chování grafénových Hallových sond za zvýšené teploty s důrazem na porozumění externích faktorů, které ovlivňují výkonnost takového senzoru při využití v normálních podmínkách. Advances in engineering and technology have created a demand for stable magnetic field detectors that are able to operate over a wide range of temperatures. At present, sensors based on the Hall effect and giant magnetoresistance effect are the most commonly used devices for real-time non-invasive measurement of both static and dynamic magnetic fields. Example applications of Hall effect-based devices include linear magnetic field sensors, gyrators, speed and directional sensors, electrical compasses, and current sensors, in areas ranging from manufacturing, automotive and aerospace to communication systems. However, currently used materials in Hall probes (mainly III-V semiconductors such as InSb or GaAs) struggle with temperature stability. In this study, we address the fabrication of Hall probes based on graphene and their testing at elevated temperatures. We successfully produce graphene Hall probes in a field effect transistor (FET) arrangement using standard fabrication techniques such as lithography and thin layer deposition. The choice of \acs{FET} architecture allows us to take full advantage of the outstanding electronic properties of graphene during testing of the Hall probes from room temperature up to 200°C. Our results reveal that increasing temperature does not cause significant degradation in the performance of graphene Hall probes even at temperatures above 150°C. This work paves the way for future investigations into the behaviour of graphene Hall probes at elevated temperatures, focusing on understanding the external factors that influence and impact the performance of the sensor in ambient conditions.
Keywords: gafén; Hallova sonda; Hallův jev; litografie; polem řízený tranzistor; field effect transistor; graphene; Hall effect; Hall probe; lithography

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/213478

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-531693


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses