顶点光电子商城2023年10月10日消息：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制备了基于氮空位（NV）量子色心的微型光电一体化集成钻石量子电流传感器。

          微型高精度集成钻石量子电流传感器是一种高度精确的电流测量装置，它利用了钻石材料中的量子效应来实现电流测量。这种传感器通常应用于需要极高测量精度和稳定性的领域，如科学研究、精密仪器、电子制造等。以下是有关这种传感器的关键特点和工作原理：

           1. 钻石材料：传感器的核心是纯度极高的人造钻石材料。钻石具有卓越的电学特性，包括高电绝缘性、高导热性和高硬度。这种材料中的氮杂质能够形成氮-空位（NV）中心，这是实现量子测量的关键。

上海微系统所研制出微型高精度集成钻石量子电流传感器

         2. 量子效应测量： 传感器利用NV中心的电子自旋量子态来测量电流。当电流通过一个附近的导线时，电子自旋态会受到电流的影响而发生变化。这种变化可以通过激光光谱学等技术进行测量，并与电流强度建立精确的关联。

          3. 高精度测量：由于量子效应的使用，这种传感器通常具有非常高的测量精度。它可以检测到微弱的电流变化，使其非常适用于需要极高精度的应用，如量子计算、精密仪器的校准和电子元件测试。

           4. 稳定性和耐久性：钻石是一种非常稳定和耐久的材料，可以在广泛的温度和环境条件下运行，而不会出现性能衰减。这使得传感器能够长时间稳定地工作。

           5. 微型集成：这种传感器可以设计成微型化和集成化，使其适用于各种尺寸限制的应用。它可以与其他电子元件集成在一起，以实现紧凑的电路板设计。

           6. 应用领域：高精度集成钻石量子电流传感器在科研实验室中用于量子物理研究，同时也可应用于电子制造中，用于测试和校准电子元件，以及在需要高精度电流测量的各种应用中发挥作用。

           总之，高精度集成钻石量子电流传感器是一种创新的传感技术，具有出色的测量性能和稳定性，适用于需要高精度电流测量的各种领域。

        该研究发展了集成式钻石传感器。这一传感器的核心元件的尺寸为毫米量级，通过标准的微加工工艺实现。与微加工兼容的光学导入与荧光收集结构的光子探测效率达 66%，在 0–400 A的测量范围内，最低检测限为2 mA，并有效利用双自旋共振调制将温度漂移降至1.92 ppm℃-1，这提高了传感器的稳定性和可靠性，解决了从研究到应用受到的集成度不足的制约问题。这一成果为当前的量子传感技术提供了稳健且可扩展的平台，在电动汽车、智能电网等多个关键领域拥有良好的应用前景。