دوره 22، شماره 4 - ( مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران - جلد 22 شماره 4 1404 )                   جلد 22 شماره 4 صفحات 23-17 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Dolatabady A. Magnetic Sensor Based on Graphene Nanoribbon with Electric Calibration. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2025; 22 (4) :17-23
URL: http://jiaeee.com/article-1-1785-fa.html
دولت آبادی علیرضا. حسگر مغناطیسی بر اساس نانونوار گرافین با تنظیم الکتریکی. نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران. 1404; 22 (4) :17-23

URL: http://jiaeee.com/article-1-1785-fa.html


دانشکده فنی و مهندسی- دانشگاه آیت ‌الله بروجردی
چکیده:   (487 مشاهده)
در این مقاله، یک حسگر مغناطیسی بر پایه نانونوار گرافین ارائه می ‏شود. ایده پیاده ‏سازی حسگر بر اساس تغییر ثابت انتشار و در نتیجه ضریب شکست موثر نانونوار گرافین بر زیرلایه ‏ای دی ‏الکتریک است. در این حسگر، میدان مغناطیسی مورد نظر برای اندازه ‏گیری، دارای مولفه عمود بر لایه گرافین است. بنابراین پاسخ به میدان مغناطیسیِ اندازه ‏گیری شده برخاسته از پاسخ مغناطیسی گرافین، و آن هم ناشی از تشدیدهای برخاسته از اثر سیکلوترون و گذار بین ترازهای لاندا است. پاسخ وابسته به میدان مغناطیسی گرافین می‏ تواند به ‏کمک رسانایی سطحی گرافین مدل شود. بر اساس این مدل، شبیه ‏سازی عملکرد ساختار انجام می ‏شود. با توجه به وابستگی رسانایی سطحی گرافین به پتانسیل شیمیایی آن که توسط یک ولتاژ بایاس الکتریکی خارجی قابل کنترل است، امکان تنظیم الکتریکی ساختار نیز فراهم است. نتایج به ‏دست آمده از شبیه ‏سازی ساختار پیشنهادی، می ‏تواند در طراحی حسگرهای متنوع مغناطیسی برای آشکارسازی و اندازه ‏گیری شدت میدان‏ های مغناطیسی در سامانه‏ های مختلف استفاده شود.
متن کامل [PDF 951 kb]   (81 دریافت)    
نوع مقاله: پژوهشي | موضوع مقاله: مخابرات
دریافت: 1403/10/21 | پذیرش: 1404/2/16 | انتشار: 1404/11/2

فهرست منابع
1. [1] D. Ghernaout and N. Elboughdiri, "Magnetic field application: An underappreciated outstanding technology", Open Access Lib. J. Vol. 7, pp. 1-12, 2020. [DOI:10.4236/oalib.1106000]
2. [2] H. Zhang, W. Kang, K. Cao, B. Wu, Y. Zhang, and W. Zhao, "Spintronic processing unit in spin transfer torque magnetic random access memory", IEEE Trans. Electron. Device, Vol. 66, pp. 2017-2022, 2019. [DOI:10.1109/TED.2019.2898391]
3. [3] M. Muzzammil, N. Ahmed, G. Qiao, I. Ullah, and L. Wan, "Fundamentals and advancements of magnetic-field communication for underwater wireless sensor networks", Vol. 68, pp. 7555-8570, 2020. [DOI:10.1109/TAP.2020.3001451]
4. [4] D. Murzin, D.J. Mapps, K. Levada, V. Belyaev, A. Omelyanchik, L. Panina, and V. Rodionova, "Ultrasensitive magnetic field sensors for biomedical applications", Sensors, Vol. 20, pp. 1569(1-32), 2020. [DOI:10.3390/s20061569]
5. [5] U. Topal, H. Can, O.M. Celik, A. Narman, M. Kamis, V. Citak, D. Cakrak, H. Sozeri, and P. Svec, "Design of fluxgate sensors for different applications from geology to medicine", J. Superconduct. Nov. Magnet. Vol. 32, pp. 839-844, 2019. [DOI:10.1007/s10948-018-4781-x]
6. [6] Danaeefar M, Mohammadi L, Hajipour P, Ebrahimzadeh M, Esfandiarpour S. Electromagnetic Compatibility of Cargo Space Communication Satellites. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2015; 12 (2) :63-74
7. [7] D. Collomb, P. Li, and S. Bending, "Frontiers of graphene-based Hall-effect sensors", J. Phys.: Condens. Matter, Vol. 33, p. 243002, 2021. [DOI:10.1088/1361-648X/abf7e2]
8. [8] Darvari S M, Khatir M. Plasmonic biosensor using gold nanorods based on graphene. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2022; 19 (3) :105-112 [DOI:10.52547/jiaeee.19.3.105]
9. [9] A. Dolatabady, N. Granpayeh, and M. Abedini, "Nanoscale plasmonic detector of wave intensity difference and uni-directional waveguide", Opt. Quant. Electron. Vol. 51, pp. 1-10, 2019. [DOI:10.1007/s11082-019-1946-1]
10. [10] L. Li, X. Zong, and Y. Li, "All-metallic metasurfaces towards high-performance magneto-plasmonic sensing devices", Phot. Res. Vol. 8, pp. 1742-1748, 2020. [DOI:10.1364/PRJ.399926]
11. [11] Z. Liu, Y. Wang, and C. Zhang, "Magnetic field sensor based on magnetic optical surface plasmon resonance", Adv. Photon. Res. Vol. 4, pp. 2300098(1-7), 2023. [DOI:10.1002/adpr.202300098]
12. [12] Q. Duan, Y. Liu, S. Chang, H. Chen, and J.H. Chen, "Surface plasmonic sensors: Sensing mechanism and recent applications", Sensors, Vol. 21, p. 5262, 2021. [DOI:10.3390/s21165262]
13. [13] A. Dolatabady, N. Granpayeh, and M. Salehi, "Ferrite loaded graphene based plasmonic waveguide", Opt. Quant. Electron. Vol. 50, pp. 1-11, 2018. [DOI:10.1007/s11082-018-1604-z]
14. [14] A. Dolatabady and N. Granpayeh, "Tunable far-infrared plasmonically induced transparency in graphene based nano-structures", J. Opt. Vol. 20, p. 075001, 2018. [DOI:10.1088/2040-8986/aac3a9]
15. [15] A. Dolatabady and N. Granpayeh, "Plasmonic magnetic sensor based on graphene mounted on a magneto-optic grating", IEEE Trans. Magnet. Vol. 54, pp. 1-5, 2018. [DOI:10.1109/TMAG.2017.2775190]
16. [16] D. Collomb, P. Li, and S. Bending, "Frontiers of graphene-based Hall-effect sensors", J. Phys.: Condens. Matter. Vol. 33, pp. 243002(1-22), 2021. [DOI:10.1088/1361-648X/abf7e2]
17. [17] B. Chen, L. Huang, X. Ma, L. Dong, Z. Zhang, and L.M. Peng, "Exploration of sensitivity limit for graphene magnetic sensors", Carbon, Vol. 94, pp. 585-589, 2015. [DOI:10.1016/j.carbon.2015.07.040]
18. [18] A. Dolatabady and N. Granpayeh, "Manipulation of the Faraday rotation by graphene metasurfaces", J. Magn. Magn. Mat. Vol. 469, pp. 231-235, 2019. [DOI:10.1016/j.jmmm.2018.08.033]
19. [19] J.M. Poumirol, P.Q. Liu, T.M. Slipchenko, A.Y. Nikitin, L. Martin-Moreno, J. Faist, and A.B. Kuzmenko, "Electrically controlled terahertz magneto-optical phenomena in continuous and patterned graphene", Nat. Commun. Vol. 8, p. 14626, 2017. [DOI:10.1038/ncomms14626]
20. [20] S.V. Kryuchkov and E.I. Kukhar, "Influence of the magnetic field on the graphene conductivity", J. Mod. Phys. Vol. 3, pp. 1-8, 2012.
21. [21] D.L. Sounas and C. Caloz, "Gyrotropy and nonreciprocity of graphene for microwave applications", IEEE Trans. Microw. Theory Techn. Vol. 60, pp. 901-914, 2012. [DOI:10.1109/TMTT.2011.2182205]
22. [22] M. Tymchenko, A.Y. Nikitin, and L. Martin-Moreno, "Faraday rotation due to excitation of magnetoplasmons in graphene microribbons", ACS Nano, Vol. 7, pp. 9780-9787, 2013. [DOI:10.1021/nn403282x]
23. [23] H. Da, Q. Bao, R. Sanaei, J. Teng, K.P. Loh, F.J. Garcia-Vidal, and C.W. Qiu, "Monolayer graphene photonic metasurfaces: Giant Faraday rotation and nearly perfect transmission", Phys. Rev. B, Vol. 88, p. 205405, 2013. [DOI:10.1103/PhysRevB.88.205405]
24. [24] M. Gu and K.A. Michalski, "Giant THz Faraday rotation with stacked magnetized graphene", J. Appl. Phys. Vol. 129, p. 183103, 2021. [DOI:10.1063/5.0046178]
25. [25] M. Heidari and V. Ahmadi, "Graphene-based mid-infrared plasmonic isolator with multimode interferometer", Opt. Lett. Vol. 45, pp. 5764-5767, 2020. [DOI:10.1364/OL.402695]
26. [26] A. Dolatabady and N. Granpayeh, "Graphene based far-infrared junction circulator", IEEE Trans. Nanotechnol. Vol. 18, pp. 200-207, 2019. [DOI:10.1109/TNANO.2018.2889522]
27. [27] Aslinezhad M, khajavi M, Bayat M. Design of absorber and refractive index sensor structure based on graphene metamaterials at terahertz frequencies. Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers 2024; 21 (3) :17-26 [DOI:10.61186/jiaeee.21.3.17]
28. [28] S. Sheng, K. Li, F. Kong, and H. Zhuang, "Analysis of a tunable band-pass plasmonic filter based on graphene nanodisk resonator", Opt. Commun. Vol. 336, pp. 189-196, 2015. [DOI:10.1016/j.optcom.2014.10.009]
29. [29] S. Jalalvandi, S. Darbari, and M.K. Moravvej-Farshi, "Semiempirical modeling of the effects of the intrinsic optical phonons on the performance of the graphene-based devices", Sci. Rep. Vol. 12, p. 10417(1-9), 2022. [DOI:10.1038/s41598-022-14073-5]
30. [30] P.A.D. Goncalves and N.M.R. Peres, An Introduction to Graphene Plasmonics, World Scientific, New Jersey, 2016. [DOI:10.1142/9948]
31. [31] www.Comsol.com
32. [32] J. Helszain, The stripline circulators: Theory and practice, Wiley-IEEE Press, New Jersey, 2008.
33. [33] J. Li, X. Deng, Y. Li, J. Hu, W. Miao, C. Lin, J. Jiang, and S. Shi, "Terahertz science and technology in astronomy, telecommunications, and biophysics", Research, Vol. 8, pp. 0586(1-27), 2025. [DOI:10.34133/research.0586]
34. [34] P.J.M. Woltgens and R.H. Koch, "Magnetic background noise cancellation in real-world environments", Rev. Sci. Ins. Vol. 71, pp. 1529-1533, 2000. [DOI:10.1063/1.1150490]
35. [35] H. Fu, Y. Guo, W. Gao, S. Lou, P.K. Chu, and Z. Sheng, "Ultra-high sensitivity weak magnetic field detecting magnetic fluid surface plasmon resonance sensor based on a single-hole fiber", Opt. Express, Vol. 32, pp. 15025-15040, 2024. [DOI:10.1364/OE.520047]
36. [36] J. Guo, Z. Zhang, T. Zhang, X. Zhao, C. Li, L. Yin, F. Song, J. Yan, P. Sun, W. Mi, and L. Han, "Low-frequency noise suppression method based on rotational modulation for vectorized magnetic sensor", Sens. Act. A: Phys. Vol. 372, p. 115323, 2024. [DOI:10.1016/j.sna.2024.115323]
37. [37] C.D. Xue, X.Y. Zhang, Y.F. Cao, Z. Hou, and C.F. Ding, "MIMO antenna using hybrid electric and magnetic coupling for isolation enhancement", IEEE Trans. Ant. Prop. Vol. 65, pp. 5162-5170, 2017. [DOI:10.1109/TAP.2017.2738033]
38. [38] G.W. Hanson, "Dyadic Green's functions and guided surface waves for a surface conductivity model of graphene", J. Appl. Phys. Vol. 103, p. 064302(1-8), 2008. [DOI:10.1063/1.2891452]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY NC 4.0) قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به نشریه مهندسی برق و الکترونیک ایران می باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2026 CC BY-NC 4.0 | Journal of Iranian Association of Electrical and Electronics Engineers

Designed & Developed by : Yektaweb