双螺线圈射频共振结构增强硅空位自旋传感灵敏度方法

摘要：

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到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.

关键词：硅空位色心、射频共振天线、均匀场、自旋传感、灵敏度

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资助基金：国家重点研发计划;博士后创新人才支持计划;国家自然科学基金;中国博士后科学基金;山西省应用基础研究项目批准号:201801D221202:201901D111011ZD,201801D121164、山西省重点研发计划批准号:201803D121067;重点实验室基金;山西省重点实验室;中北大学青年学术带头人;山西省1331工程重点学科建设计划

在线出版日期：2020-12-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：155-161