頂點光電子商城2023年10月10日消息：近日，中國科學院上海微系統與信息技術研究所傳感技術國家重點實驗室制備了基于氮空位（NV）量子色心的微型光電一體化集成鉆石量子電流傳感器。
微型高精度集成鉆石量子電流傳感器是一種高度精確的電流測量裝置，它利用了鉆石材料中的量子效應來實現電流測量。這種傳感器通常應用于需要極高測量精度和穩定性的領域，如科學研究、精密儀器、電子制造等。以下是有關這種傳感器的關鍵特點和工作原理：
1. 鉆石材料：傳感器的核心是純度極高的人造鉆石材料。鉆石具有卓越的電學特性，包括高電絕緣性、高導熱性和高硬度。這種材料中的氮雜質能夠形成氮-空位（NV）中心，這是實現量子測量的關鍵。
上海微系統所研制出微型高精度集成鉆石量子電流傳感器
2. 量子效應測量： 傳感器利用NV中心的電子自旋量子態來測量電流。當電流通過一個附近的導線時，電子自旋態會受到電流的影響而發生變化。這種變化可以通過激光光譜學等技術進行測量，并與電流強度建立精確的關聯。
3. 高精度測量：由于量子效應的使用，這種傳感器通常具有非常高的測量精度。它可以檢測到微弱的電流變化，使其非常適用于需要極高精度的應用，如量子計算、精密儀器的校準和電子元件測試。
4. 穩定性和耐久性：鉆石是一種非常穩定和耐久的材料，可以在廣泛的溫度和環境條件下運行，而不會出現性能衰減。這使得傳感器能夠長時間穩定地工作。
5. 微型集成：這種傳感器可以設計成微型化和集成化，使其適用于各種尺寸限制的應用。它可以與其他電子元件集成在一起，以實現緊湊的電路板設計。
6. 應用領域：高精度集成鉆石量子電流傳感器在科研實驗室中用于量子物理研究，同時也可應用于電子制造中，用于測試和校準電子元件，以及在需要高精度電流測量的各種應用中發揮作用。
總之，高精度集成鉆石量子電流傳感器是一種創新的傳感技術，具有出色的測量性能和穩定性，適用于需要高精度電流測量的各種領域。
該研究發展了集成式鉆石傳感器。這一傳感器的核心元件的尺寸為毫米量級，通過標準的微加工工藝實現。與微加工兼容的光學導入與熒光收集結構的光子探測效率達 66%，在 0–400 A的測量范圍內，最低檢測限為2 mA，并有效利用雙自旋共振調制將溫度漂移降至1.92 ppm℃-1，這提高了傳感器的穩定性和可靠性，解決了從研究到應用受到的集成度不足的制約問題。這一成果為當前的量子傳感技術提供了穩健且可擴展的平臺，在電動汽車、智能電網等多個關鍵領域擁有良好的應用前景。
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