來(lái)自牛津大學(xué)，代爾夫特大學(xué)和IBM蘇黎世的一組研究人員研究表明，石墨烯可用于構(gòu)建靈敏且自供電的溫度傳感器。這些發(fā)現(xiàn)為高度敏感的熱電偶的設(shè)計(jì)鋪平了道路，該熱電偶可以集成在納米器件甚至活細(xì)胞中。
可擴(kuò)展，可靠且可安裝在納米設(shè)備中的片上溫度傳感器對(duì)于CPU未來(lái)的熱管理至關(guān)重要。通過(guò)沿著臨界點(diǎn)分布溫度監(jiān)控器來(lái)確定CPU某些部分的局部熱量，可以將反饋提供給控制系統(tǒng)。作為響應(yīng)，熱管理允許通過(guò)點(diǎn)冷卻或負(fù)載分配(例如在不同的計(jì)算核心之間)進(jìn)行熱負(fù)載的重新分配，從而避免出現(xiàn)熱點(diǎn)并延長(zhǎng)設(shè)備壽命并節(jié)省能源。這樣的溫度傳感器應(yīng)具有較小的占地面積，高精度，消耗最少的功率并且與已建立的納米制造技術(shù)兼容。
熱電偶是自供電且相對(duì)容易制造的，因此是低成本測(cè)溫的理想選擇。由于它們的信號(hào)源自固有的材料特性，因此它們的靈敏度往往會(huì)有很小的差異。通常，熱電偶是由兩種具有不同塞貝克系數(shù)的材料組合而成，可以測(cè)量在傳感端和參考物之間建立的與溫度差成比例的熱電壓。為了使用常規(guī)熱電偶實(shí)現(xiàn)片上測(cè)溫，通常需要兩次單獨(dú)的制造。因此，可以很容易地集成到當(dāng)前晶片規(guī)模的熱電偶已經(jīng)引起了人們的興趣，以前也有報(bào)道過(guò)單個(gè)金屬熱電偶。不過(guò)這些熱電偶的靈敏度較差(約為1μv/k)，還往往有很大的占用面積，厚度相對(duì)較大，約為100納米。
牛津大學(xué)，代爾夫特大學(xué)和IBM蘇黎世大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯可用于構(gòu)建敏感的、單材料的和自供電的溫度傳感器。他們將石墨烯(一原子厚的碳原子片)化成U形，在傳感端連接著一條寬窄的腿。通過(guò)調(diào)整石墨烯支腳的幾何形狀并利用電子在石墨烯器件邊緣的散射效應(yīng)，研究小組獲得了最大靈敏度ΔS≈39μV/ K。
結(jié)果可能為高靈敏度熱電偶的設(shè)計(jì)鋪平道路，并有可能集成在范德華結(jié)構(gòu)和未來(lái)的石墨烯電路中。此外，由于石墨烯的生物惰性和在各種情況下的穩(wěn)定性，這些熱電偶還可以在惡劣或敏感的環(huán)境(例如細(xì)胞和其他生物系統(tǒng))中用作溫度傳感器。
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