IT之家 8 月 15 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，围绕“通过调控自旋织构动力学抑制磁传感器噪声”的物理机制取得重要进展，成功研制出一种兼具高灵敏度与低噪声优势的反常霍尔磁传感器。相关研究成果已发表于《物理评论快报》。

高性能磁传感器在汽车电子、工业检测、生物医学成像等应用场景中发挥着重要作用。不过，提升磁传感器灵敏度通常会伴随噪声水平上升，这种长期存在的性能权衡关系，一直限制着弱磁信号探测能力的进一步突破。

针对这一核心难题，研究团队从微观自旋织构入手，建立了磁传感器噪声与自旋织构动力学之间的理论模型。研究结果表明，低频噪声与自旋织构动力学特征频率呈反比关系，这为降低磁传感器噪声提供了新的理论依据。

基于上述机制，团队设计出人工亚铁磁结构，利用人工亚铁磁自旋织构动力学更快的特性来有效降低噪声。同时，研究人员通过调控磁各向异性，使其接近自旋重取向区域，在实现低噪声的基础上进一步提升了传感器灵敏度，从而破解了灵敏度与噪声难以兼顾的技术瓶颈。

研究团队研制的人工亚铁磁结构反常霍尔磁传感器，探测面积仅为 20 微米 ×20 微米（约为一粒芝麻面积的百分之一），在 1 赫兹频率下磁场探测灵敏度达到 15.7 纳特斯拉，相比传统铁磁材料传感器提升接近 1 个数量级，展现出优异的弱磁检测性能。

该技术路线还可进一步拓展到亚铁磁合金、非共线反铁磁体以及交错磁体等材料体系，有望为生物弱磁信号探测、高空间分辨率弱磁场检测等方向提供新型磁传感平台与解决方案。

王康研究员为论文第一作者，杜海峰研究员与王康研究员为共同通讯作者。该项研究获得了国家重点研发计划、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。

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https://doi.org/10.1103/vf43-sxwq。