【ZiDongHua 之創(chuàng)新自科文收錄關(guān)鍵詞： 集成電路 制造業(yè)】
　　
　　南郵科研團(tuán)隊(duì)在金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)的研制上取得了重大突破
　　
　　世界計(jì)量日：5月20日
　　
　　南京郵電大學(xué)（以下簡稱南郵）通信與信息工程學(xué)院的科研團(tuán)隊(duì)在金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)的研制上取得了重大突破。該團(tuán)隊(duì)首次采用金剛石NV色心固態(tài)量子體系實(shí)現(xiàn)了0.01 –  1.5T磁場范圍的量子精密測量。這一創(chuàng)新成果具有高空間分辨能力和寬量程的顯著優(yōu)勢，在工業(yè)磁測量，醫(yī)療影像裝備研發(fā)和集成電路測試等前沿應(yīng)用領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。這一創(chuàng)新成果標(biāo)志著我國在量子磁測量領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，在計(jì)量量子化時(shí)代，助力磁場計(jì)量的扁平化，有望為先進(jìn)制造業(yè)提供更便捷的服務(wù)。
　　
　　金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)嚴(yán)格遵循JJF1832-2020磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范，經(jīng)過中國計(jì)量科學(xué)研究院的嚴(yán)格校準(zhǔn)，確保了測量結(jié)果的精度。中國計(jì)量科學(xué)研究院是中國權(quán)威的計(jì)量機(jī)構(gòu)，在計(jì)量業(yè)內(nèi)有廣泛的影響力。經(jīng)PT2025校準(zhǔn)后，磁強(qiáng)計(jì)在1.0 – 1.5 T范圍的準(zhǔn)確度優(yōu)于13 ppm，這一精度水平在國際上首次被報(bào)道，與磁場計(jì)量的黃金標(biāo)準(zhǔn)——Metrolab PT系列核磁共振磁強(qiáng)計(jì)相媲美。與PT系列核磁共振磁強(qiáng)計(jì)不同，后者在0.05 T至1.5 T的范圍內(nèi)需要更換三種不同量程的探頭，而金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)單一探頭就能夠覆蓋0.01 T至1.5 T的連續(xù)磁場范圍，這大大簡化了測量過程并提高了效率，延伸拓展了核磁共振磁強(qiáng)計(jì)的測量范圍。
　　
　　
　　
　　圖1 金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)校準(zhǔn)現(xiàn)場圖
　　
　　該磁強(qiáng)計(jì)空間分辨率達(dá)到微米尺寸，而全球知名的瑞士Metrolab公司的PT2025型核磁共振磁強(qiáng)計(jì)探頭尺寸為毫米尺度，對待測磁場的梯度有嚴(yán)苛的要求，通常要求小于1000 ppm/cm。金剛石NV色心量子磁強(qiáng)計(jì)由于磁場敏感核心物質(zhì)只有微米尺寸，有望解決大磁場梯度缺乏量子計(jì)量技術(shù)的難題。團(tuán)隊(duì)已成功實(shí)現(xiàn)單個(gè)圓柱永磁體表面磁場強(qiáng)度的自溯源顯微測量。我國是全球重要的磁性材料大國，這一技術(shù)為高端永磁體的定量顯微測量分析提供了共性支撐技術(shù)，對提升我國高端磁性材料的研發(fā)和制造能力意義重大。
　　
　
　　
　　圖2 高端釤鈷永磁體表面磁場顯微自溯源測量
　　
　　南郵量子精密測量團(tuán)隊(duì)長期從事量子精密測量技術(shù)方法學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開發(fā)，探索量子精密測量在芯片測試、磁性材料顯微測試表征和磁場計(jì)量等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。此項(xiàng)成果是南京郵電大學(xué)Peter Grunberg 研究中心科研團(tuán)隊(duì)研究積累之一，該成果得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和基礎(chǔ)加強(qiáng)計(jì)劃技術(shù)領(lǐng)域基金支持，獲得國家電網(wǎng)有限公司技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（2023）。