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双螺线圈射频共振结构增强硅空位自旋传感灵敏度方法研究

张文杰 刘郁松 郭浩 韩星程 蔡安江 李圣昆 赵鹏飞 刘俊

双螺线圈射频共振结构增强硅空位自旋传感灵敏度方法研究

张文杰, 刘郁松, 郭浩, 韩星程, 蔡安江, 李圣昆, 赵鹏飞, 刘俊, 等
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-20

双螺线圈射频共振结构增强硅空位自旋传感灵敏度方法研究

  • 1. 山西省太原市中北大学
  • 2. The North University of China
  • 3. 中北大学仪器与电子学院
  • 4. 西安建筑科技大学机电学院
  • 5. 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室
  • 6. 中北大学
    基金项目: 国家级-科技部重点研发计划项目(2017YFB0503100)

摘要: 论文针对硅空位自旋磁共振信号射频场非均匀展宽问题,提出并设计了一种双螺线圈射频共振结构,利用双螺线圈平行对称特性,构建射频场均匀区,非均匀性小于0.9%,相比单根直线性结构,均匀性提高了56.889倍。同时,利用射频信号近距离互感耦合共振特性,实现了射频场的增强,相比单线圈结构增强了1.587倍,等效的自旋传感灵敏度提高了4.833倍。实验中搭建基于SiC硅色心自旋磁共振效应的光探测磁共振传感测量系统,通过对比不同类型的射频天线,测试得到基于双螺线圈射频共振天线结构的硅空位色心自旋磁共振信号对比度提高了6倍,通过调制解调信息解算方法得的传感器的灵敏度提高了4.833倍,传感器噪声降低了8倍,提高了硅空位自旋传感测量灵敏度,结合SiC晶圆芯片制造技术,为高精度、芯片级自旋量子传感器件的制造提供了技术支撑。

English Abstract

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