中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
從中國科大獲悉，該校杜江峰院士等提出并通過(guò)實(shí)驗實(shí)現了一種以金剛石氮-空位（NV）色心單自旋為量子傳感器（簡(jiǎn)稱(chēng)“金剛石量子傳感器”）的電探測方法，并首次實(shí)現了金剛石近表面電噪聲信息的提取，為金剛石量子傳感器在電探測方向的應用提供新的途徑。研究成果日前以“編輯推薦”形式發(fā)表在的《物理評論快報》上。
對電、磁等基本物理量高分辨率高靈敏度的探測在物理、材料、生命科學(xué)等領(lǐng)域均有重要應用。金剛石中的NV色心以其室溫大氣環(huán)境下優(yōu)越的相干性質(zhì)而成為高靈敏的磁量子傳感器。NV色心作為量子傳感器，最終實(shí)用化的目標是將其應用于金剛石體外信號表征，但是金剛石近表面磁噪聲環(huán)境復雜，NV色心易受到磁信號干擾。
為此，科研人員提出了一種能抑制磁信號和噪聲同時(shí)對電場(chǎng)敏感的方法。他們設計了一種連續動(dòng)力學(xué)解耦序列，形成特定的綴飾態(tài)空間，有效地抑制了NV色心對磁場(chǎng)的響應，同時(shí)保留對電場(chǎng)的線(xiàn)性響應，從而構建了一個(gè)更加有效的電信號量子傳感器。利用這種新的電探測方法，研究發(fā)現除了金剛石上表面的電噪聲，距離金剛石表面約10納米深的內部的電噪聲也不可忽略。通過(guò)建立模型與定量的實(shí)驗研究這兩處電噪聲，發(fā)現它們之間存在顯著(zhù)的相關(guān)性。新方法對磁噪聲呈現出高度抑制的作用，因此可以被用于金剛石近表面純電噪聲信息的提取，還有助于更準確地分析表面噪聲的性質(zhì)和來(lái)源，從而進(jìn)行針對性的消除。
這一成果有望在材料的電磁性質(zhì)表征領(lǐng)域取得重要應用，由于其具有室溫大氣環(huán)境下單個(gè)電子電荷的探測靈敏度，還可用于凝聚態(tài)以及半導體等材料的電信號表征。
