用于集成NV磁强计的高稳定和高灵敏度微波天线

摘要

设计了一种由氮化铝（AlN）基板制成的环形天线板，通过沉金技术在其表面沉积了一层金，旨在将微波磁场有效辐射到金刚石上。AlN天线的谐振频率约为2.87 GHz，适用于便携式集成氮空位（NV）磁力计。实验结果表明，与传统的环氧（FR4）天线板相比，在没有外加磁场的情况下进行光学检测磁共振（ODMR）测量时，荧光强度增加了2倍，归一化ODMR信号的带宽减少了33%。稳定性测试进一步表明，AlN天线的稳定性是FR4天线的4倍。此外，在外加偏置磁场下，AlN天线的灵敏度为2.9 nT/Hz^1/2，而FR4天线的灵敏度为8.7 nT/Hz^1/2，灵敏度提高了3倍。将AlN天线用于NV集成磁强计中，大幅缩小磁强计本身体积，并提高集成传感器系统的性能指标，从而促进集成的发展。

关键词

微波天线 / 氮化铝基板 / FR4天线 / 氮空位磁强计

基金资助

国家重点研发计划项目(2023YFB3211202); 国家自然科学基金国际合作与交流资助项目(62220106012); 山西省杰出青年基金资助项目(202103021221007); 山西省量子传感与精密测量重点实验室资助项目(201905D121001)