Kompakter optischer Quantensensor basierend auf NV-Zentren in Diamant

Conference: Mikro-Nano-Integration - 9. GMM-Workshop
11/21/2022 - 11/22/2022 at Aachen, Germany

Proceedings: GMM-Fb. 105: Mikro-Nano-Integration

Pages: 5Language: germanTyp: PDF

Authors:
Baehr, Mario (CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH, Erfurt, Deutschland & Leipzig University, Faculty of Physics and Earth Sciences, Applied Quantum Systems (AQS), Leipzig, Deutschland)
Jahn, Martin; Heinze, Christoph; Neckermann, Kristin; Ortlepp, Thomas (CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH, Erfurt, Deutschland)
Meijer, Jan (Faculty of Physics and Earth Sciences, Applied Quantum Systems (AQS), Leipzig, Deutschland)

Abstract:
Es wurde ein integrierter Magnetfeldsensor entworfen und getestet, der die negativ geladenen Stickstoff-Vakanzzentren (NVC) in Diamant als magnetfeldempfindliches Quantenmaterial nutzt, auf das ausschließlich optisch zugegriffen und das ausgelesen werden kann. Der kompakte Sensor hat eine Seitenlänge von 10 mm und besteht aus einer kleinen HPHT-Diamantplatte, einer LED zur Anregung und integrierten Fotodioden. Es wird ein mikrowellenfreier Ansatz verwendet. Mit der Vorrichtung wird eine Gleichstromempfindlichkeit für Magnetfelder von 49 nA/mT in einem Bereich von 5 bis 50 mT erreicht. Der Sensor ist auch in der Lage, sehr kleine Magnetfelder zu erkennen: Magnetfeldabhängigkeiten bei sehr geringen Flussdichten im myT-Bereich (Null-Magnetfeld) zeigen ein charakteristisches Fluoreszenzverhalten, das eine Empfindlichkeit von 4,8 pA/myT ergibt. Mit diesem Gerät wird ein ultrakompakter, zuverlässiger und industrietauglicher Aufbau für Sensorentwicklungen in der Industrie und im akademischen Bereich zur Verfügung gestellt.