[发明专利]一种低功耗的氢气检测方法

权利要求书

1.一种低功耗的氢气检测方法，其特征是，为如下检测材料结构，包括自旋极化层、设置在自旋极化层上的阻隔层、设置在阻隔层上的钯金属层、设置在钯金属层两端的电极层；阻隔层是石墨烯、氧化铝、氧化镁或氮化硼；前述的自旋极化层可以是拓扑绝缘体、狄拉克半金属、外尔半金属或重金属；铁磁金属、铁磁半金属或铁磁绝缘体；钯金属层是钯的金属薄膜、金属纳米线或金属纳米线阵列；电极层是金、银、铜、铂、镍、铟层或者其他适合的导电材料的电极层；在吸收氢气之后，钯金属层体积膨胀，使得自发形成的电流发生明显的变化，设置在钯金属层两端的电极层自发形成的电流。

2.根据权利要求1所述的低功耗的氢气检测方法，其特征是，所述自旋极化层中的自旋流可以通过在自旋极化层中施加电流、热梯度或微波；通过钯金属与自旋极化层的异质结构，自旋极化层中的自旋信号会在钯金属层中自发产生不一样的电流信号，实现氢气的检测。

3.根据权利要求1所述的低功耗的氢气检测方法，其特征是，阻隔层的厚度为0.15-2微米；钯金属层的厚度为0.15-1微米。

4.根据权利要求1低功耗的氢气检测方法，其特征是，采用如下方法获得检测材料结构：

(1)选用单晶硅作为衬底，用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗。

(2)自旋极化层1用机械转移法制备。利用胶带解离拓扑绝缘体Bi₂Se₃块材，获得薄层拓扑绝缘体，转移到单晶硅衬底上。制备的薄层拓扑绝缘体厚度10～100nm，长度10-50μm，宽度5-30μm。

(3)阻隔层2用机械转移法制备。利用胶带解离石墨烯块材，获得单层石墨烯，转移到拓扑绝缘体上。制备的单层石墨烯长度10-50μm，宽度5-30μm。

(4)钯金属层用电子束蒸发设备制备。在石墨烯的上通过电子束光刻、电子束蒸发制备金属钯纳米线。蒸镀时，腔体真空度10^-4Pa，衬底温度20℃，沉积速率制备的金属钯纳米线的宽度50nm，长度10μm。

(5)在步骤(4)所得的结构上制备电极层5；在金属钯纳米线的两端沉积金电极。蒸镀时，腔体真空度10^-4Pa，衬底温度20℃，沉积速率制备的金电极厚度50-100nm。