• Yulia Mi

Создан алмазный квантовый сенсор для обнаружения дефектов жесткого диска

Интегральные схемы в электронике становятся все более и более сложными, и их структурные элементы становятся все меньше. В современных жестких дисках отдельные магнитные биты – нули и единицы – имеют размеры около 10-20 нм. Крошечные магнитные области необходимо измерять с целью детектирования электрического тока через ИС или для обнаружения дефектных сегментов жесткого диска. Теперь это возможно, благодаря новому квантовому сенсору, изготовленному из алмаза, который был разработан в Институте прикладной физики твердого тела им. Фраунгофера совместно с Институтом исследования твердых тел Макса Планка.



Сенсор имеет нано размеры, его наконечник изготовлен из синтетического алмаза. На глубине в 5 нм от конца алмазного наконечника, атом углерода заменен на атом азота, образуя азотно-замещенную вакансию в алмазе (или NV-центр). Уникальность такого дефекта в том, что его свойства практически аналогичны свойствам азота, прочно заключенного в кристаллическую решетку алмаза. Электронные спины NV-центра легко манипулируются светом, магнитным, электрическим или микроволновым полем. Он имеет продолжительное (несколько миллисекунд) время хранения наведенной спиновой поляризации, способен работать даже при комнатных температурах, и может использоваться как элемент логики квантового процессора.

Исследователи из Института прикладной физики твердого тела им. Фраунгофера предлагают использовать сенсор с азотно-замещенной вакансией для прецизионного определения положения и интенсивности мельчайших магнитных полей. Оптическое определение спина электрона с помощью резонансной спектроскопии делает это возможным. В ходе процесса азотно-замещенная вакансия в алмазе подвергается лазерному излучению. В связи с этим сенсор начинает излучать свой собственный свет. Характерные свойства обратно рассеянного (отраженного) света позволяют сделать выводы о положении и интенсивности измеряемых магнитных полей.


Чувствительный сенсор может детектировать магнитные поля отдельных электронов и атомных ядер в структурах с размерами несколько нанометров. В случае электронных схем квантовый сенсор может использоваться для тестирования функциональности проводящих дорожек, к примеру. Другой важной областью применения квантового сенсора является контроль качества жёстких дисков. Метод измерения может использоваться для быстрого и качественного идентифицирования дефектных сегментов данных, которые затем могут быть пропущены при считывании или записи диска. Это значительно снизит процент брака и, следовательно, конечную стоимость будущих жестких дисков.


Фото: Fraunhofer IAF

#сенсор #азотнозамещеннаявакансия #дефекты #магнитноеполе #квантовыйсенсор

Подписаться на новости SCDAILY