我国研制出低噪声高灵敏磁传感器

IT时代网8月16日消息，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心联合中国科学院宁波材料技术与工程研究所、宁波东方理工大学，通过调控自旋织构动力学抑制噪声的物理机制，研制出兼具高灵敏度与低噪声的反常霍尔磁传感器。相关成果发表于《物理评论快报》。

磁传感器在汽车电子、工业检测、生物医学成像等场景用途广泛。麻烦在于，灵敏度往上提，噪声往往跟着涨，这种权衡关系长期卡住了弱磁探测能力的提升空间。

研究团队换了个切入口，从微观自旋织构出发，建立起磁传感器噪声与自旋织构动力学之间的理论模型，发现低频噪声与自旋织构动力学特征频率成反比。顺着这条机制，团队设计出人工亚铁磁结构，利用其自旋织构动力学更快的特点压低噪声；再通过调控磁各向异性接近自旋重取向区域，噪声降下来，灵敏度反而提上去，灵敏度与噪声的两难被绕开了。

器件做得很小。这枚人工亚铁磁结构反常霍尔磁传感器探测面积仅20微米×20微米，约为一粒芝麻面积的百分之一。在1赫兹频率下，其磁场探测灵敏度达到15.7纳特斯拉，比传统铁磁材料传感器提升近一个数量级。

团队表示，这套方法还能进一步拓展到亚铁磁合金、非共线反铁磁体及交错磁体等体系，有望为生物弱磁信号探测、高空间分辨弱磁场检测提供新型传感平台。论文第一作者为王康研究员，杜海峰研究员与王康研究员为共同通讯作者。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目支持。

注：本文综合自IT之家等，文中包含AI辅助创作的内容。