一种二维过渡金属硫属化合物磁场探测装置的制作方法

1.本发明涉及磁场探测领域，具体涉及一种二维过渡金属硫属化合物磁场探测装置。


背景技术：

2.交变磁场是指交变电流产生的磁场。磁场的大小和方向都会随着时间按照一定的规律变化。交变磁场不仅在钢铁冶炼、生物技术、疾病治疗等方面有着重要的应用，而且与仪器仪表运行状态监测、疾病监测等密切相关。传统交变磁场探测技术主要是基于法拉第电磁感应定律的，交变磁场探测灵敏度低。


技术实现要素：

3.为解决以上问题，本发明提供了一种二维过渡金属硫属化合物磁场探测装置，包括基底、二维过渡金属硫属化合物层、导热绝缘弹性材料部、四氧化三铁颗粒、第一电极、第二电极，二维过渡金属硫属化合物层置于基底上，导热绝缘弹性材料部设置在二维过渡金属硫属化合物层上的中部，四氧化三铁颗粒设置在导热绝缘弹性材料部上，第一电极和第二电极分别置于二维过渡金属硫属化合物层上导热绝缘弹性材料部的两侧。
4.更进一步地，导热绝缘弹性材料部的表面设有凹坑，四氧化三铁颗粒镶嵌于凹坑内。
5.更进一步地，四氧化三铁颗粒的至少一半被镶嵌在凹坑内。
6.更进一步地，还包括四氧化三铁层，四氧化三铁层覆盖导热绝缘弹性材料部凹坑外的表面。
7.更进一步地，四氧化三铁层与四氧化三铁颗粒接触。
8.更进一步地，二维过渡金属硫属化合物层的材料为硫化钼、碲化钼、硒化钼、硫化钨、碲化钨、硒化钨。
9.更进一步地，导热绝缘弹性材料部的材料为导热绝缘弹性橡胶。
10.更进一步地，第一电极和第二电极的材料为金或银。
11.更进一步地，四氧化三铁颗粒的直径小于10微米。
12.更进一步地，四氧化三铁层的厚度小于5微米。
13.本发明的有益效果：本发明提供了一种二维过渡金属硫属化合物磁场探测装置，包括基底、二维过渡金属硫属化合物层、导热绝缘弹性材料部、四氧化三铁颗粒、第一电极、第二电极，二维过渡金属硫属化合物层置于基底上，导热绝缘弹性材料部设置在二维过渡金属硫属化合物层上的中部，四氧化三铁颗粒设置在导热绝缘弹性材料部上，第一电极和第二电极分别置于二维过渡金属硫属化合物层上导热绝缘弹性材料部的两侧。应用时，将本发明置于待测空间的交变磁场内，在交变磁场的作用下，四氧化三铁颗粒产生微振动和产生热量，加热和力学作用到二维过渡金属硫属化合物层上，改变了二维过渡金属硫属化合物层的导电特性，通过测量第一电极和第二电极间电流的变化，实现交变磁场探测。因为
二维过渡金属硫属化合物层的导电特性严重地依赖于自身的温度和应力，所以本发明具有交变磁场探测灵敏度高的优点，在交变磁场探测领域具有良好的应用前景。
14.以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
15.图1是一种二维过渡金属硫属化合物磁场探测装置的示意图。
16.图2是又一种二维过渡金属硫属化合物磁场探测装置的示意图。
17.图3是再一种二维过渡金属硫属化合物磁场探测装置的示意图。
18.图中：1、基底；2、二维过渡金属硫属化合物层；3、导热绝缘弹性材料部；4、四氧化三铁颗粒；5、第一电极；6、第二电极；7、四氧化三铁层。
具体实施方式
19.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。
20.实施例1
21.本发明提供了一种二维过渡金属硫属化合物磁场探测装置。如图1所示，包括基底1、二维过渡金属硫属化合物层2、导热绝缘弹性材料部3、四氧化三铁颗粒4、第一电极5、第二电极6。二维过渡金属硫属化合物层2置于基底1上。二维过渡金属硫属化合物层2的材料为硫化钼、碲化钼、硒化钼、硫化钨、碲化钨、硒化钨中的任一种。在实际应用中，二维过渡金属硫属化合物层2的材料还不限于上述材料。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。导热绝缘弹性材料部3设置在二维过渡金属硫属化合物层2上的中部。导热绝缘弹性材料部3的材料为导热绝缘弹性橡胶。在本发明中导热绝缘弹性材料部3用以将四氧化三铁颗粒4产生的热和微振动传递到二维过渡金属硫属化合物层2上。需要说明的是，绝缘效果稍差的弹性材料也能满足本发明的技术效果。四氧化三铁颗粒4设置在导热绝缘弹性材料部3上。四氧化三铁颗粒4的直径小于10微米。第一电极5和第二电极6分别置于二维过渡金属硫属化合物层2上导热绝缘弹性材料部3的两侧，用以测量四氧化三铁颗粒4对二维过渡金属硫属化合物层2导电特性的影响。第一电极5和第二电极6的材料为金、银或铜。
22.应用时，将本发明置于待测空间的交变磁场内，在交变磁场的作用下，四氧化三铁颗粒5产生微振动和产生热量，加热和力学作用到二维过渡金属硫属化合物层2上，改变了二维过渡金属硫属化合物层2的导电特性，通过测量第一电极5和第二电极6间电流的变化，实现交变磁场探测。因为二维过渡金属硫属化合物层2的导电特性严重地依赖于自身的温度和应力，所以本发明具有交变磁场探测灵敏度高的优点。另外，导热绝缘弹性材料部3将四氧化三铁颗粒4与二维过渡金属硫属化合物层2隔离，防止了四氧化三铁颗粒4的导电效果，测量的仅仅是二维过渡金属硫属化合物层2导电特性的变化，交变磁场探测灵敏度高。
23.实施例2
24.在实施例1的基础上，如图2所示，导热绝缘弹性材料部3的表面设有凹坑，四氧化
三铁颗粒4镶嵌于凹坑内。这样一来，四氧化三铁颗粒4与凹坑的内壁密切贴合，四氧化三铁颗粒4产生的热和微振动更容易传播到二维过渡金属硫属化合物层2上，从而更多地改变二维过渡金属硫属化合物层2的导电特性，从而提高交变磁场探测的灵敏度。更进一步地，四氧化三铁颗粒4的至少一半被镶嵌在凹坑。例如，如果四氧化三铁颗粒4为球形，至少四氧化三铁颗粒4的半球被限制在凹坑内。这样一来，四氧化三铁颗粒4的微振动能够更多地传递到导热绝缘弹性材料部3上；四氧化三铁颗粒4与导热绝缘弹性材料部3具有更多的接触面积，四氧化三铁颗粒4产生的热也能够更多地传递到导热绝缘弹性材料部3上，从而更多地改变二维过渡金属硫属化合物层2的导电特性，从而提高交变磁场探测的灵敏度。在制备过程中，可以通过加热时，向导热绝缘弹性材料部3挤压四氧化三铁颗粒4方式，将四氧化三铁颗粒4部分地嵌入凹坑内。
25.更进一步地，四氧化三铁颗粒4与二维过渡金属硫属化合物层2之间的距离小于100纳米。更进一步地，四氧化三铁颗粒4与二维过渡金属硫属化合物层2之间的距离小于40纳米。这样一来，不仅四氧化三铁颗粒4产生的热和微振动更容易传递给二维过渡金属硫属化合物层2，而且四氧化三铁颗粒4在交变磁场作用下，其附近的电场改变二维过渡金属硫属化合物层2的局部电导，相当于施加了栅极电压，从而更多地改变了二维过渡金属硫属化合物层2的导电特性，从而实现更高灵敏度的交变磁场探测。
26.实施例3
27.在实施例2的基础上，如图3所示，还包括四氧化三铁层7，四氧化三铁层7覆盖导热绝缘弹性材料部3除凹坑外的表面。也就是说，除凹坑外，四氧化三铁层7覆盖导热绝缘弹性材料部3的表面。这样一来，在待测交变磁场的作用下，四氧化三铁层7也产生热和微振动，从而通过导热绝缘弹性材料部3更多地改变二维过渡金属硫属化合物层2的导电特性，从而更进一步地提高交变磁场探测的灵敏度。
28.更进一步地，四氧化三铁层7与四氧化三铁颗粒4接触。这样一来，四氧化三铁层7和四氧化三铁颗粒4同时产生微振动，作用到导热绝缘弹性材料部3上的作用力更大，从而更多地改变二维过渡金属硫属化合物层2内的应力，从而更多地改变二维过渡金属硫属化合物层2的导电特性，从而实现更高灵敏度的交变磁场探测。
29.更进一步地，四氧化三铁层7的厚度小于5微米，以增强本发明对交变磁场的敏感性。
30.实施例4
31.在实施例3的基础上，四氧化三铁颗粒4的尺寸不同。在不同频率交变磁场的作用下，四氧化三铁颗粒4产生微振动的频率不同。因此，当不同频率的交变磁场作用到本发明时，均能被本发明探测。
32.实施例5
33.在实施例1的基础上，不设置导热绝缘弹性材料部3，在二维过渡金属硫属化合物层2上直接设置四氧化三铁颗粒4，相邻四氧化三铁颗粒4直接不接触。省略导热绝缘弹性材料部3，四氧化三铁颗粒4能够将更多的热量和微振动传递给二维过渡金属硫属化合物层2上，更多地改变二维过渡金属硫属化合物层2的导电特性，从而实现更高灵敏度的交变磁场探测。但是，本实施例需要将四氧化三铁颗粒4分离，以免四氧化三铁颗粒导电，影响装置的测量灵敏度。
34.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。