【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院強(qiáng)磁場中心聯(lián)合中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、東方理工大學(xué)，在低噪聲高靈敏磁傳感器方面取得重要進(jìn)展。該成果揭示了通過調(diào)控自旋織構(gòu)動力學(xué)抑制磁傳感器噪聲的物理機(jī)制，研制出兼具高靈敏度與低噪聲特性的反常霍爾磁傳感器，為高性能弱磁探測器件的發(fā)展提供了新的物理基礎(chǔ)和技術(shù)路徑。相關(guān)成果以“Harnessing spin-texture dynamics for low-noise, high-sensitivity magnetic sensors”為題，發(fā)表于Physical Review Letters。
 

　　高性能磁傳感器在汽車電子、工業(yè)檢測、生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。提高磁傳感器靈敏度通常伴隨著噪聲的同步升高。靈敏度和噪聲之間的權(quán)衡，長期制約著弱磁探測能力的進(jìn)一步提升。
 

　　針對這一關(guān)鍵問題，研究團(tuán)隊從微觀自旋織構(gòu)出發(fā)，建立了磁傳感器噪聲與自旋織構(gòu)動力學(xué)之間的理論模型。研究發(fā)現(xiàn)，低頻噪聲與自旋織構(gòu)動力學(xué)特征頻率呈反比關(guān)系?；谠摍C(jī)制，團(tuán)隊設(shè)計了人工亞鐵磁結(jié)構(gòu)，利用人工亞鐵磁具有更快自旋織構(gòu)動力學(xué)的特點降低噪聲。與此同時，通過調(diào)控磁各向異性接近自旋重取向區(qū)域，在降低噪聲的同時實現(xiàn)了靈敏度的提升，解決了靈敏度和噪聲之間的權(quán)衡問題。
 

　　研究團(tuán)隊研制的反?；魻柎艂鞲衅魈綔y面積僅為20 μm×20 μm，在1 Hz頻率下實現(xiàn)了15.7 nT/√Hz的磁場探測能力，較傳統(tǒng)鐵磁材料傳感器提升近1個數(shù)量級。
 

　　該研究為突破磁傳感器靈敏度和噪聲權(quán)衡提供了新的物理機(jī)制和技術(shù)路徑。該方法還可進(jìn)一步拓展至亞鐵磁合金、非共線反鐵磁體及交錯磁體等體系，有望為生物弱磁信號探測和高空間分辨弱磁場檢測等提供新型傳感平臺。
 

　　王康研究員為論文第一作者。杜海峰研究員、王康研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金項目、中國科學(xué)院基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊計劃、中國科學(xué)院低功耗量子材料建制化科研平臺等的支持。
 

　　引用：科學(xué)島團(tuán)隊研制出低噪聲高靈敏磁傳感器 合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 【引用時間：2026年7月24日】