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Ultrasensitive strain gauge with tunable temperature coefficient of resistivity

Nano Research 2016年第5期9卷 1346-1357页

作者： Lizhi Yi Weihong Jiao Changming Zhu Ke Wu Chao Zhang Lihua Qian Shuai Wang Yingtao Jiang Songliu Yuan School of Physics Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China flexible Electronics Research Center Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China School of Chemistry and Chemical Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China Nevada Nanotechnology Center & Department of Electrical and Computer Engineering University of Nevada Las Vegas Nevada 89154-4026 USA

We demonstrate an ultrasensitive strain gauge based on a discontinuous metal film with a record detection limit as low as 8.3 × 10^-6. Constructed by well-tunable crevices on the nanometer scale within the film, this gauge exhibits an ultrafast dynamic response to vibrations with a frequency range of 1 Hz to 10 kHz. More importantly, the temperature coefficient of resistivity （TCR） of the metal film is tunable owing to the cancellation effect caused by the possibility of tunneling across the nanoscale crevices （showing a negative temperature dependence） and the electron conduction within the metal islands （showing a positive temperature dependence）. Consequently, a nullified TCR is achievable when the crevice size can be precisely controlled. Thus, a fabrication strategy to precisely control the nanoscale crevices was developed in this study through the real-time tracking of the electrical conductivity during thermal evaporation. The ultrasensitive strain gauge with a tunable thermal drift introduces numerous opportunities for precision devices and wearable electronics with superior reliability.

关键词： strain gauge flexible gauge Au nanoparticle sound-wave detection radial-artery detection electron tunneling

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