基于金刚石NV色心磁传感器微波调制频率优化的高灵敏度磁传感方法

作者：张卫东; 邓胜礼; 郭浩^*; 唐军

来源：微纳电子技术, 2020, 57(03): 204-215.

DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2020.03.006

• 磁传感器
• 微波频率调制解调
• 调制频率
• 金刚石NV系综
• 光探测磁共振(ODMR)

基于金刚石氮空位(NV)色心系综的磁传感器磁场检测的绝对灵敏度与光探测磁共振(ODMR)的解调曲线的最大斜率呈反比,而解调曲线的斜率主要取决于磁传感器的调制参数。重点研究了磁传感器的灵敏度与调制频率之间的关系。介绍了NV色心的能级结构,根据其磁检测原理,采用基于微波频率调制解调的ODMR技术来检测外部微弱磁场。介绍了计算磁灵敏度的理论模型。通过实验证明,当激光功率为50 mW、微波功率为7 dBm、调制频率为18 kHz时,解调曲线的斜率为1.146 1 mV/kHz,相比于未优化前(0.086 8 mV/kHz)提高了约12.2倍。散粒噪声限制的磁传感器的灵敏度约为4 nT/Hz1/2(理论计算结果约为1 nT/Hz1/2)。

• 单位
  中北大学