原子级薄悬浮石墨烯凭借其优异的机械和电气性能,可用作超小型和高性能传感器的 NEMS 传感器。悬浮石墨烯在 NEMS 设备中的大多数应用仅限于压力传感器、谐振器、开关等。基于石墨烯的 NEMS 加速计鲜有报道,其机械坚固性、使用寿命和器件良率等方面的局限性限制了其实际应用。
北京理工大学和中北大学的研究人员开发了压阻石墨烯基 NEMS 加速度计,其制造良率高、机械鲁棒性和稳定性好、使用寿命长,其中悬浮石墨烯膜的沟槽宽度仅为 1 µm,并使用完全夹紧的悬浮双层石墨烯膜和附着的 SiO2/Si 证明质量作为加速度传感器。

图 2:石墨烯 NEMS 加速度计的制造过程示意图(a SOI 硅片的热氧化。 b Ti/Au 电极被蒸发到 SOI 衬底上被蚀刻的 SiO2 层中。 c 在 SOI 衬底的氧化器件层上蚀刻出沟槽。 d 选择性蚀刻 SOI 衬底的氧化手柄层。 e 将石墨烯膜与预制的 SOI 器件衬底整合在一起,并图案化成所需的膜形状。)
研究了附着在悬浮石墨烯膜上的校准块的几何尺寸对设备输出信号的影响。
这些发现有助于超小型和高性能石墨烯基 NEMS 加速度计及相关器件的快速开发和实际应用。
Suspended graphene-based NEMS accelerometers with direct electrical readout
https://doi.org/10.1038/s41378-025-00969-5
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