一种微型光电一体化集成钻石量子磁传感器

       近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室采用微纳加工技术，制备了一种基于氮空位（NV）色心的微型光电一体化集成钻石量子磁传感器。5月9日，相关研究成果以Amicrofabricatedfiber-integrated diamond magnetometer with ensemble nitrogen-vacancy centers为题，发表在Applied Physics Letters上。   

       钻石可以作为珠宝装饰品，更是颇具研究价值的新型量子材料。氮空位缺陷——NV色心，是钻石晶体结构中常见的点缺陷，由氮原子取代碳原子和相邻空穴而形成，利用其在磁场中的量子顺磁共振效应及荧光辐射特性可进行精密磁测量。NV色心在常温下具有稳定的量子态，可以在非制冷的室温下工作。同时，钻石量子磁传感器以其高空间分辨率、高灵敏度、高生物兼容性等技术优势，在近场微观磁共振、磁异常探测、生命科学等领域具有重要的应用前景。

       该团队提出的制备工艺可以在晶圆级进行拓展，具有批量化制备的潜力，为建立高一致性、高灵敏度的可穿戴传感器阵列提供了可能性。目前，钻石量子磁传感器整体尺寸仅有20×15×1.5mm3，灵敏度达到2.03nT/√Hz。同时，该钻石磁传感器可以对小于0.5 mm（甚至更小）的目标区域进行近距离测量，具有在心磁、脑磁等弱磁信号探测场景的应用潜力，这为后续实用化的可穿戴生物磁传感器奠定了良好的研究基础。