CN108732143A - 生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法 - Google Patents

生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108732143A
CN108732143A CN201810264163.9A CN201810264163A CN108732143A CN 108732143 A CN108732143 A CN 108732143A CN 201810264163 A CN201810264163 A CN 201810264163A CN 108732143 A CN108732143 A CN 108732143A
Authority
CN
China
Prior art keywords
crystalline solid
substrate
body unit
crystallization body
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810264163.9A
Other languages
English (en)
Inventor
R.勒尔弗
D.奥希努比
R.菲斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN108732143A publication Critical patent/CN108732143A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/12—Measuring magnetic properties of articles or specimens of solids or fluids
    • G01R33/1284—Spin resolved measurements; Influencing spins during measurements, e.g. in spintronics devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)

Abstract

本发明涉及生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法。本发明涉及一种用于生产用于传感器设备的结晶体单元（1100）的方法。所述方法具有以下步骤：在至少部分地光学透明的载体衬底（1115）和具有至少一个空穴的至少一个结晶体（100）之间制造材料决定的连接。所述方法也具有处理所述载体衬底（1115）和/或所述至少一个结晶体（100）的步骤。在此，在处理的步骤中，将所述至少一个结晶体（100）和/或所述载体衬底（1115）划分成各个分段。

Description

生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法
技术领域
本发明从根据独立权利要求类型的设备或方法出发。计算机程序也是本发明的主题。
背景技术
例如，可以将金刚石晶格中的氮空穴（Stickstoff-Fehlstellen）（也称作NV中心（NV = Nitrogen Vacancy：氮空位））应用于传感器系统（Sensorik）领域。通过用光和微波辐射激励NV中心，可以观测到该NV中心的与磁场有关的荧光（Fluoreszenz）。
DE 37 42 878 Al描述一种光学磁场传感器，其中晶体（Kristall）被用作磁敏光学构件。
发明内容
在此背景下，利用这里所介绍的方案介绍根据主权利要求所述的传感器设备、系统、方法，此外还介绍使用所述方法中的至少一种的控制设备以及最后介绍相应的计算机程序。通过在从属权利要求中提及的措施，在独立权利要求中说明的设备的有利的改进和改善是可能的。
根据实施方式，可以尤其在充分利用结晶体空穴或晶格空穴的情况下测量磁场并且有利地制造相应的磁场传感器。在此情况下，例如可以利用金刚石中的晶格空穴或组合式氮碳空穴缺陷中心（金刚石中的氮空位；所谓的NV中心）的特性用于高度灵敏的磁场传感器系统。为了制造这样的传感器的至少一个部分，尤其可以使用晶片接合工艺或粘接工艺用于将结晶体、例如金刚石晶体与机械载体固定地连接。因此，尤其可以提供用于基于晶格空穴、例如金刚石中的NV中心来将光子金刚石结构集成到磁体传感器中的方法。
有利地，根据实施方式尤其可以实现，以最小光功率激励最大数目的晶格空穴。可以例如在对于光激励而言最小功率需求的情况下高的敏感性。为了实现这样的传感器的组件的尽可能高的集成密度，可以在一种制造方法情况下尤其应用来自MEMS技术（MEMS =microelectromechanical systems：微机电系统）或者微系统技术的所建立的工艺和策略，诸如单组件的彼此堆叠以及光学和电子功能块在微型化传感器中的集成。来自微系统技术的这样的工艺可以尤其被应用于作为用于这样的传感器的功能件集成结晶体、例如金刚石晶体。可以提供一种成本低的解决方案，以便利用批量生产合适的方法来处理结晶体。也可以实现测量参量、尤其磁场的准确的并且无接触式的测量或检测。所介绍的磁体传感器技术的另一个优点尤其在于，即使在强磁场、例如直至特斯拉范围中的情况下，也还能够探测到在皮特斯拉（Pico-Tesla）范围中的最小改变，这即使在高的干扰场存在的情况下也能够实现可靠的和精确的运行。
介绍一种用于生产用于传感器设备的结晶体单元的方法，其中，所述方法至少具有以下步骤：
在至少部分地光学透明的载体衬底和具有至少一个空穴的至少一个结晶体之间制造材料决定的连接；以及
处理所述载体衬底和/或所述至少一个结晶体，其中，在所述处理的步骤中，将所述至少一个结晶体和/或所述载体衬底划分成各个分段。
传感器设备可以被构造用于检测测量参量。测量参量可以是例如外部磁场、电流、温度、机械应力、压力和附加地或替代地是其他测量参量。结晶体可以是例如金刚石、碳化硅（SiC）或六角形氮化硼（h-BN）。空穴可以是例如金刚石中的氮空穴、碳化硅中的硅空穴或六角形氮化硼中的空穴色彩中心（Fehlstellen-Farbzentrum）。换言之，空穴可以是结晶体的晶格结构中的晶格空穴或空穴。结晶体单元因此可以具有带有至少一个空穴的至少一个结晶体和载体衬底的至少一个部分片段。在制造的步骤中，材料决定的连接可以通过晶片接合或粘接、尤其晶片到晶片接合或芯片到晶片接合来制造。例如，在芯片到晶片接合情况下可以将各个功能元件放置到经预处理的晶片上并且将所述功能元件与所述晶片例如通过焊接、接合或粘接来连接。在制造的步骤中，可以布置载体衬底的主表面的至少一个结晶体。载体衬底可以被称作机械载体。尤其衬底可以实施为晶片、尤其硅晶片。在将载体衬底实施为硅晶片情况下，可以例如利用半导体技术工艺和设施实现至少一个结晶体的进一步处理。在处理的步骤中，因此可以产生至少两个分段，其中每个分段可以具有至少一个结晶体和载体衬底的部分片段。因此，可以利用不耗费地分离成分段来进行微型化结晶体单元的成本低的制造。
根据一种实施方式，在制造所述材料决定的连接的步骤之前和附加地或可替代地在制造所述材料决定的连接的步骤之后实施所述处理的步骤。这样的实施方式提供以下优点，也可以以强烈微型化的形式简单地、准确地并且可靠地进一步处理至少所述至少一个结晶体。
在处理的步骤中也可以从所述载体衬底移除所述至少一个结晶体的一部分。在此情况下，可以应用蚀刻工艺和附加地或可替代地应用磨削工艺或抛光工艺。这样的实施方式提供以下优点，可以通过可靠的和精确的方式给至少一个结晶体配备合适的或所需要的大小。
此外，在所述处理的步骤中，可以结构化所述至少一个结晶体，以便在所述至少一个结晶体中产生集成光子结构元件。在此，集成光子结构元件可以具有光学共振器、光波导结构、抗反射结构、用于耦合输入光的锥形结构或光学散射光栅、布拉格光栅、方形结构等等，其中可以在倾斜的侧棱边处耦合输入和耦合输出光。这样的实施方式提供以下优点：在最小光功率的情况下可以激励最大数目的晶格空穴。
根据一种实施方式，在所述处理的步骤中，可以在所述载体衬底处布置光学滤波装置。在此，尤其可以将光学滤波层施加到光学透明的载体衬底的背侧或另外的主表面上。这样的实施方式提供以下优点，在结晶体单元的层面上已经可以实现另外的功能集成。
此外，所述方法可以具有在生长衬底上产生至少一个结晶体的步骤。可替代地，可以设置在生长衬底上提供所产生的至少一个结晶体的步骤。在此情况下，可以在制造所述材料决定的连接的步骤之后在移除的步骤中从所述至少一个结晶体移除所述生长衬底。这样的移除步骤可以在制造材料决定的连接之前或之后实施。可选地，可以附加地在移除的步骤中移除至少一个结晶体的一部分。移除的步骤可以在使用磨削或湿化学蚀刻方法或干化学蚀刻方法或抛光的情况下实施。这样的实施方式提供以下优点，也可以将专门生长的结晶体简单地并且安全地用于结晶体单元。
也介绍一种用于制造传感器设备的方法，其中，所述方法至少具有以下步骤：
提供按照先前提到的方法的一种实施方式生产的结晶体单元、用于用激励光照射所述结晶体单元的结晶体的光源、用于给所述结晶体加载高频信号的高频装置和用于在第一衬底和第二衬底中和/或在第一衬底和第二衬底处探测所述结晶体的与磁场有关的荧光信号的至少一个信号特性的探测装置；以及
将所述第一衬底和所述第二衬底相互连接。
通过实施所述方法可以制造下面提到的传感器设备的一种实施方式。在此，可以应用或使用按照先前提到的方法的一种实施方式生产的结晶体单元。在连接的步骤中，可以将第一衬底和第二衬底材料决定地相互连接。
根据一种实施方式，可以在提供的步骤中提供具有所述光源的所述第一衬底并且提供具有所述探测装置、所述结晶体单元和所述高频装置的所述第二衬底。附加地或可替代地，可以在所述第二衬底中形成所述探测装置，可以在所述第二衬底处布置或形成所述结晶体单元，以及附加地或可替代地，可以在所述第二衬底处布置或形成所述高频装置。尤其可以将结晶体单元布置在作为光电二极管晶片实施的第二衬底上。这样的实施方式提供以下优点，可以简单地、节省空间地并且成本低地生产传感器设备。
在提供的步骤中，也可以在所述探测装置和所述结晶体或所述结晶体单元之间提供光学滤波装置。在此情况下，所述滤波装置可以被构造用于滤出激励光并且使所述荧光信号透过至所述探测装置。这样的实施方式提供以下优点，可以更简单地、更准确地并且更可靠地探测荧光信号的至少一个信号特性。
此外，介绍一种用于检测测量参量的方法，其中，所述方法可以与以下提到的传感器设备的实施方式结合地来实施，其中，所述方法至少具有以下步骤：
用激励光照射所述结晶体单元的结晶体；
给所述结晶体加载高频信号，其中，改变所述高频信号的频率；
响应于所述激励光和所述高频信号分析所述结晶体的与磁场有关的荧光信号，以便求取所述高频信号的至少一个激励频率，其中，所述荧光信号的所探测的至少一个信号特性满足预先定义的条件；以及
在使用所述高频信号的至少一个激励频率的情况下确定所述测量参量。
所述方法可以例如以软件或以硬件或以由软件和硬件组成的混合形式例如在控制设备中实施。
在这里介绍的方案此外实现一种控制设备，所述控制设备被构造用于在相应的装置中执行、操控或者实施在这里介绍的用于检测的方法的步骤。通过本发明的以控制设备为形式的所述实施变型方案也可以快速和高效地解决本发明所基于的任务。
为此，控制设备可以具有用于处理信号或数据的至少一个计算单元、用于存储信号或数据的至少一个存储单元、用于从传感器读入传感器信号或者用于将控制信号输出给执行器的至传感器或执行器的至少一个接口和/或用于读入或输出数据的至少一个通信接口，它们嵌入到通信协议中。计算单元可以例如是信号处理器、微控制器等等，其中，存储单元可以是闪速存储器、EPROM或光学存储单元或磁存储单元。通信接口可以被构造用于无线地和/或有线地读入或输出数据，其中，可以读入或输出有线数据的通信接口可以例如以电的方式或以光学的方式从相应的数据传输线路读入这些数据或者将这些数据输出到相应的数据传输线路中。
控制设备当前可以理解为处理传感器信号并且据此输出控制信号和/或数据信号的电设备。所述控制设备可以具有可以按硬件方式和/或按软件方式构造的接口。在按硬件方式构造的情况下，接口例如可以是所谓的系统ASIC的包含所述设备的最不同功能的一部分。然而，也可能的是，接口是特有的集成电路或至少部分地由分立器件组成。在按软件方式构造的情况下，接口可以是软件模块，其例如除了其他软件模块之外存在于微控制器上。
在一种有利的构型中，通过控制设备对至少一个传感器设备、更准确地说先前提到的传感器设备的一种实施方式的光源、探测装置和高频装置进行控制。为此，控制设备可以例如访问探测装置的荧光信号。控制设备可以被构造用于借助控制信号来操控光源和高频装置。
具有程序代码的计算机程序产品或者计算机程序也是有利的，所述程序代码可以存储在机器可读的载体或者存储介质、例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上并且被用于尤其当在计算机或者设备上实施程序产品或者程序时执行、实施和/或操控根据先前描述的实施方式之一的方法的步骤。
也介绍一种用于传感器设备的结晶体单元，其中，所述结晶体单元至少具有以下特征：
至少部分地光学透明的载体衬底；和
具有至少一个空穴的至少一个结晶体，其中，在所述至少部分地光学透明的载体衬底和所述至少一个结晶体之间制造有材料决定的连接，其中，所述结晶体单元按照先前提到的方法的实施方式生产。
此外，介绍一种传感器设备，所述传感器设备至少具有以下特征：
根据先前提到的方法的实施方式生产的结晶体单元；
用于用激励光照射所述结晶体单元的结晶体的光源；
用于给所述结晶体加载高频信号的高频装置；
用于探测所述结晶体的与磁场有关的荧光信号的至少一个信号特性的探测装置；
第一衬底，其中，至少所述光源布置在所述第一衬底中和/或在所述第一衬底处；和
第二衬底，其中，至少所述探测装置布置在所述第二衬底中和/或在所述第二衬底处，其中，所述结晶体单元和所述高频装置布置在所述第一衬底或所述第二衬底中和/或在所述第一衬底或所述第二衬底处，其中，所述第一衬底和所述第二衬底相互连接。
探测装置可以被构造用于以光学的方式和/或以电的方式检测结晶体单元的结晶体的荧光信号的至少一个信号特性。结晶体单元的结晶体的荧光信号的至少一个信号特性可以是光强度。因此，探测装置可以被构造用于借助关于荧光信号的强度的光学分析或者借助关于所谓的磁共振光电流探测（Photocurrent Detection of Magnetic Resonance,PDMR）的电分析来探测至少一个信号特性。高频信号可以是微波信号或其他的高频信号。第一衬底和第二衬底可以在相互连接的状态下代表单片式集成部件、经封装的部件等。第一衬底和第二衬底可以材料决定地相互连接。
根据一种实施方式，传感器设备可以在探测装置和结晶体或结晶体单元之间具有光学滤波装置。在此情况下，光学滤波装置可以被构造用于滤出激励光并且使所述荧光信号透过至所述探测装置。这样的实施方式提供以下优点，可以更简单地、更准确地并且更可靠地对荧光信号的至少一个信号特性进行探测。
此外，介绍一种用于检测测量参量的系统，其中，所述系统至少具有以下特征：
先前提到的传感器设备的一种实施方式的至少一个样本（Exemplar）；和
先前提到的控制设备的一种实施方式，其中，所述控制设备以能传输信号的方式与至少一个传感器设备可连接或连接。
在所述系统情况下，因此应用或使用先前提到的传感器设备的一种实施方式的至少一个样本，以便与先前提到的控制设备的一种实施方式结合地检测测量参量。
附图说明
在附图中示出并且在下面的描述中更详细地阐述在此介绍的方案的实施例。其中：
图1示出金刚石晶格中的氮空穴的示意图；
图2至7示出对根据实施例的荧光特性的能量图解和图表；
图8示出金刚石晶格中的氮空穴的定向的示意图；
图9示出根据一个实施例的微波频率荧光图表；
图10示出根据一个实施例的传感器设备的示意性剖面图；
图11示出根据一个实施例的用于制造结晶体单元的示意图；
图12示出根据一个实施例的用于制造结晶体单元的示意图；
图13示出根据一个实施例的用于制造结晶体单元的示意图；
图14示出根据一个实施例的用于制造结晶体单元的示意图；
图15示出根据一个实施例的用于生产的方法的流程图；
图16示出根据一个实施例的用于制造的方法的流程图；和
图17示出根据一个实施例的用于检测的方法的流程图。
在本发明的有益实施例的以下描述中，对于在不同图中示出的并且起类似作用的元件使用相同的或类似的附图标记，其中，放弃对这些元件的重复描述。此外，下面仅仅示例性地根据金刚石晶格或金刚石中的氮空穴来描述实施例。
具体实施方式
图1示出金刚石晶格100或金刚石100中的氮空穴105的示意图。氮空穴105也可以被称作氮空位中心105或NV中心105。碳原子在此情况下通过氮原子110来取代，其中，在金刚石晶格100中缺乏直接相邻的碳原子并且因此产生氮空穴105。
图2至7示出对根据实施例的荧光特性的能量图解和图表。在此情况下，图2示出在无高频信号激励或微波激励情况下以及在无磁场激励的情况下的能量图解200，其中，示出了激励光hv 210、荧光信号220和三个状态3A、3E和1A以及针对电子的状态3A和3E的可由电子占据的相应能量级ms=0和ms=±l。
图3示出对于图2中的能量图解的图表300。在图表300中，在横坐标轴线302上示例性地绘出以兆赫或MHz或者千兆赫或Ghz为单位的微波频率并且在纵坐标轴线304上绘出任意单位的荧光，其中，与纵坐标轴线304平行的箭头306用符号表示增高的磁场B。此外，在图3中示例性地示出四个特征曲线或曲线图310、312、314和316，它们代表对于不同强度的磁场的荧光变化过程。第一曲线图310代表具有强度0的磁场，B=0；第二曲线图312例如代表具有强度为2.8mT的磁场；第三曲线图314例如代表具有强度为5.8mT的磁场；第四曲线图360例如代表具有强度为8.3mT的磁场。荧光的最小值仅仅示例性地对于第二曲线图312用ω1和ω2标出。在第一曲线图310上的标记320代表图2的能量图解中的实情，也即在无磁场（B=0）以及无微波激励或微波频率f≠2.9GHz的情况下。
图4示出具有微波激励并且无磁场激励的情况下的能量图解400，其中，示出了激励光hv 210、高频信号430或微波辐射430和三个状态3A、3E和1A以及对于关于电子的状态3A和3E的相应能量级ms=0和ms=±l。
图5示出对于图4中的能量图解的图表500。图5中的图表500在此情况下对应于图3中的图表，以下除外：即在第一曲线图310上的标记520代表图4的能量图解中的实情，也即在无磁场（B=0）以及具有微波激励或微波频率f=2.9GHz的情况下。标记520在此情况下布置在第一曲线图310的最小值或荧光最小值的区域中。
图6示出具有微波激励并且无磁场激励的情况下的能量图解600，其中，示出了激励光hv 210、微波辐射430和三个状态3A、3E和1A以及对于关于电子的状态3A和3E的相应能量级ms=0和ms=±l。因此，状态3E在这里具有另外的能量级或两个分开的能量级ms=+l和ms=-l。
图7示出对于图6中的能量图解的图表700。图7中的图表700在此情况下对应于图3或图5中的图表，以下除外：即在第二曲线图312上的两个标记720和725代表图6的能量图解中的实情，也即在具有磁场（B≠0）以及具有可变的微波激励或微波频率的情况下。标记720和725分别布置在第二曲线图312的分别一个最小值或荧光最小值的区域中。例如，第一标记720布置在第一最小值ω1的区域中，以及第二标记725布置在第二最小值ω2的区域中。
换句话说并且概括性地来说，参考图2至7，示出关于在附加微波激励的情况下经由荧光测量进行的磁场测量的功能方式的能量图解和图表或者示出用于测量磁场的示例。金刚石中的氮空穴在室温的情况下具有在图2中所示的图表或能量图解200中示出的能量谱。在正常状态下，也即在无微波和无磁场的情况下，氮空穴在光学激励时示出在红波长范围中或在630nm的波长处的荧光。如果附加于通过激励光210的光学激励，还射入微波辐射430或高频信号430，则在2.88 GHz的情况下发生荧光的扰动（Einbruch），因为电子在这种情况下从状态3A的能级ms=±l被提高到状态3E的能级ms=±l并且从那里非辐射性地（nichtstrahlend）重新组合。在外部磁场的情况下，发生能级ms=±l的分裂（Zeeman-Splitting：塞曼分裂）并且在微波激励的频率上绘出（Auftragung）荧光的情况下示出在荧光谱中的两个最小值，例如w1和w2或ω1和ω2，所述两个最小值的频率间隔与磁场强度B成比例。磁场敏感性在此通过最小可分辨的频率偏移来定义并且可以达到直至。
该方法也被称作ODMR（Optically Detected Magnetic Resonance；光测磁共振）。在此情况下，在微波频率与在状态3A ms=0和能级ms=±l之间的能量间隔一致的情况下发生荧光的扰动。在外部磁场的情况下，该能级ms=±l分裂并且存在定义的两个微波频率，在所述微波频率情况下，荧光减少或者存在最小值。频率间隔在此与磁场B成比例。
图8示出金刚石晶格100中的氮空穴105的定向的示意图。在此，金刚石晶格100对应于或类似于图2中的金刚石晶格。在图8的图示中，仅仅示例性地阐明氮空穴105从氮原子110出发分别沿着四个晶轴801、802、803和804中的一个晶轴的四种可能的定向。因此，从氮原子110来观察，氮空穴105可以沿着第一晶轴801、沿着第二晶轴802、沿着第三晶轴803或沿着第四晶轴804定向或布置。此外，外部磁场B或其方向通过箭头象征性地示出。
图9示出根据一个实施例的微波频率荧光图表900。在图表900中，在横坐标轴线302上示例性地绘出微波频率并且在纵坐标轴线304上绘出任意单位的荧光。在此，图表900类似于先前描述的图表中的一个的部分片段。此外，在图表900中仅仅示例性地绘入四个荧光最小值对901、902、903和904。在所述荧光最小值对901、902、903和904中的每一对与氮空穴沿着图8中的四个晶轴之一的可能定向之间存在相关性。在此，在第一荧光最小值对901和氮空穴从氮原子来观察沿着第一晶轴的定向之间、在第二荧光最小值对902和氮空穴从氮原子来观察沿着第二晶轴的定向之间、在第三荧光最小值对903和氮空穴从氮原子来观察沿着第三晶轴的定向之间以及在第四荧光最小值对904和氮空穴从氮原子来观察沿着第四晶轴的定向之间存在相关性。
参考图8和9，概括性地应注意到，在金刚石的晶体晶胞（Kristall-Einheitszelle）中或者在金刚石晶格100中，氮空穴105具有在金刚石晶格100或晶格中进行布置或定向的四种可能性。因为在磁场方向和相应晶轴801、802、803和804之间的角度对于每个晶轴801、802、803和804是不同的，所以与相应的定向有关地，在氮空穴105中发生不同强度的频率分裂。这导致在荧光谱中的直至四个息息相关的荧光凹陷（Fluoreszensdip）或荧光最小值对901、902、903和904。通过对于每个定向分析频率间隔，可以提取外部磁场B的磁场方向和磁场强度的数值。
图10示出根据一个实施例的传感器设备1000的示意性剖面图。传感器设备1000被构造用于尤其检测磁场作为测量参量。
传感器设备1000具有第一衬底1010、第二衬底1020、结晶体100、光源1030、高频装置1040和探测装置1050。结晶体100或金刚石晶格对应于或类似于先前描述的图的结晶体或金刚石晶格。在此，结晶体100是在图10中未明确地配备附图标记的结晶体单元的一部分，所述结晶体单元参考下面的图更详细地予以描述。根据在图10中示出的实施例，传感器设备1000此外还具有光学滤波装置1060。
根据在图10中示出的实施例，第一衬底1010具有光源1030。光源1030尤其形成或布置在第一衬底1010中。光源1030被构造用于以激励光照射结晶体100。光源1030例如实施为LED（发光二极管）或VCSEL（vertical-cavity surface-emitting laser（垂直腔面发射激光器）；表面发射器）。根据在图10中示出的实施例，第一衬底1010是LED晶片，其中，光源1030实施为LED。
根据在图10中示出的实施例，第二衬底1020具有探测装置1050。在此，探测装置1050被结构化、形成（ausgeformt）或布置在第二衬底1020中。探测装置1050被构造用于探测结晶体100的与磁场有关的荧光信号的至少一个信号特性。第二衬底1020例如由硅形成。探测装置1050实施为光电二极管、尤其硅光电二极管。此外，根据在图10中示出的实施例，在第二衬底1020处布置结晶体100、高频装置1040和光学滤波装置1060。
结晶体单元的结晶体100具有至少一个空穴。根据在图10中示出的实施例，在此，结晶体100实施为金刚石晶格并且具有至少一个氮空穴。高频装置1040被构造用于给结晶体100加载高频信号。光学滤波装置1060被构造用于滤出激励光并且使荧光信号透过至探测装置1050。光学滤波装置1060在此情况下布置在结晶体100和探测装置1050之间。高频装置1040与结晶体100、光学滤波装置1060和探测装置1050横向间隔开地布置在第二衬底1020处。
第一衬底1010和第二衬底1020相互连接。第一衬底1010和第二衬底1020尤其材料决定地（stoffschlüssig ）相互连接。在此情况下，在光源1030和结晶体100之间布置有间隙。
换言之，传感器设备1000实施为用于检测磁场以便无接触地测量电流的单片式集成磁体传感器。光源1030实施为LED芯片或者可替代地实施为VCSEL激光芯片，其接合到作为探测装置1050的Si光电二极管上。在探测装置1050上布置有用于对激励光进行滤波的光学滤波装置1060，在其上布置掺以NV中心或氮空穴的金刚石层作为结晶体单元的结晶体100。高频条带状天线作为用于耦合输入微波辐射的高频装置1040位于探测装置1050的边缘处。因此，图10示出传感器设备1000的一种可能实现，所述传感器设备作为基于结晶体单元的单片式集成传感器元件，所述结晶体单元具有掺以NV的金刚石结晶作为结晶体100。为了单片式集成，第一衬底1010、例如LED芯片或VCSEL芯片可以通过芯片到晶片接合方法或芯片到芯片接合方法被接合到第二衬底1020上，所述LED芯片或VCSEL芯片通常由III/V半导体材料构成或者实施为III/V化合物半导体，所述第二衬底具有传感器设备1000的其他元件，也即具有结晶体100或金刚石层的结晶体单元、光学滤波装置1060、探测装置1050和高频装置1040。在此情况下，例如探测装置1050被结构化到第二衬底1020中。该探测装置具有p掺杂的和n掺杂的区域，所述区域例如可以在使用阴影掩模的情况下通过离子注入来结构化。光学滤波装置1060或光学滤波层的可能的实施方案例如是介质滤波器、具有半透明金属镜的微腔、颜料滤波器或等离子体滤波器（plasmonische Filter）。具有结晶体100的结晶体单元可以作为单独地生产的构件施加到第二衬底1020上。高频装置1040或微波天线可以作为金属条带状线路被实施在第二衬底1020上。
图11示出根据一个实施例的用于制造结晶体单元1100的示意图。对此，在图11中仅仅示例性地示出五个部分图示A、B、C、D和E，其中，部分图示A、B、C、D和E中的每一个代表不同的制造状态。准确地说，图11示出用于异质外延地生长的金刚石到硅上的金刚石到晶片接合方法。
在图11的部分图示A中示出在生长衬底1105的主表面上的结晶体100、例如金刚石。结晶体100例如是借助化学气相沉积（CVD = chemical vapour deposition）产生的金刚石。生长衬底1105例如由硅形成。在图11的部分图示B中，此外示出载体衬底1115或载体晶片。在此情况下，使载体衬底1115与结晶体100和生长衬底1105对准并且与结晶体100接触。在图11的部分图示C中，在结晶体100和载体衬底1115之间制造材料决定的连接，在这里为在压力和温度作用下的晶片接合或晶片连接。因此，结晶体100布置在载体衬底1115和生长衬底1105之间。在图11的部分图示D中，移除生长衬底1105和结晶体100的一部分，例如通过反应离子蚀刻（RIE = reactive ion etching）或者可替代地通过抛光或磨削来移除。因此，例如对生长衬底1105和可选地对结晶体100的一部分进行回蚀（Rückätzen）。在图11的部分图示E中，在至少部分地生产的状态下示出结晶体单元1100。晶体单元1100在此情况下具有结晶体100或结晶体100的剩余的部分片段以及载体衬底1115。
参考图11的部分图示A、B、C、D和E，要注意的是，在使用CVD金刚石作为结晶体100的情况下，例如以通过异质外延到作为生长衬底1105的硅上地生长的方式，可以使用晶片到晶片接合方法用于与载体衬底1115连接，其中，必要时可以在接合之前或之后通过磨削或湿化学蚀刻方法或干化学蚀刻方法来移除生长衬底1105。也可以移除结晶体100的一部分，因为金刚石晶体中的缺陷密度可以存在于结晶体100和生长衬底1105之间的界面处并且从表面随着增加的层厚而总是继续减小。
图12示出根据一个实施例的用于制造结晶体单元的示意图。对此，在图12中仅仅示例性地示出四个部分图示A、B、C和D，其中，部分图示A、B、C和D中的每一个代表不同的制造状态。准确地说，图12示出金刚石芯片到晶片接合方法，其中，将单晶金刚石与机械载体衬底1115连接。
在图12的部分图示A中，示出具有粘附层1205的载体衬底1115。粘附层1205施加在载体衬底1115的主表面处。根据一个实施例，粘附层1205可以是可选的。在图12的部分图示B中，附加地示出结晶体100。结晶体100是所谓的HPHT金刚石（HPHT = High Pressure HighTemperature；高压高温）。结晶体100被对准并且在这里借助粘附层1205材料决定地与载体衬底1115连接，尤其在压力和温度作用的情况下接合。在实施为HPHT金刚石的结晶体100——所述结晶体的尺寸可以是例如5x5mm——的情况下，可以使用芯片到晶片接合方法用于制造材料决定的连接，在所述芯片到晶片接合方法中，将各个结晶体100粘接到载体衬底1115上。在图12的部分图示C中，示出在部分图示B中示出的过程的重复。在此情况下，将另一结晶体100粘接到载体衬底1115上。在图12的部分图示D中，多个结晶体100粘接到第二衬底1115上。
图13示出根据一个实施例的用于制造结晶体单元1100的示意图。对此，在图13中仅仅示例性地示出六个部分图示A、B、C、D、E和F，其中，部分图示A、B、C、D、E和F中的每一个代表不同的制造状态。准确地说，图13示出金刚石的结构化用于分段以及分离，使得由载体衬底1115与较小的金刚石分段组成的复合体具有能够实现芯片到晶片接合方法的尺寸。
在图13的部分图示A中，以侧视图或截面图示出在载体衬底1115的主表面处金刚石形式的结晶体100。载体衬底1115在此情况下以光学透明的方式实施。在图13的部分图示B中，示出来自部分图示A的由结晶体100和载体衬底1115组成的复合体的俯视图。在图13的部分图示C中，以侧视图或截面图示出，结晶体100的部分片段如何移除，以便产生多个单个结晶体100。这样的金刚石结构化可以例如以光刻方式利用接着的氧等离子体蚀刻来进行。在图13的部分图示D中，示出来自部分图示C的由结晶体100和载体衬底1115组成的复合体的俯视图。在图13的部分图示E中，示出例如通过晶片锯割等将载体衬底1115连同金刚石结构或结晶体100分离成各个结晶体单元1100。在图13的部分图示F中，示出将来自部分图示E的结晶体单元1100施加到经预处理的或经预结构化的目标衬底、例如图10的第二衬底1020上。第二衬底1020在此情况下由硅形成。在第二衬底1020中形成或布置光电二极管形式的多个探测装置1050。例如，此外在每一个光电二极管处施加光学滤波层。在每一个探测装置1050处施加或布置结晶体单元1100，例如借助芯片到晶片接合来施加。
参考图13的部分图示A、B、C、D、E和F，要注意的是，使用这样的机械载体或载体衬底1115能够实现对金刚石或结晶体100的有针对性的再结构化，例如为了下列提到的目的。可以在载体衬底1115上将结晶体100划分成各个分段或多个结晶体100，其中，每一个分段具有围绕结晶体100的暴露的载体衬底1115的边缘并且分段加上边缘明智地（weise）适用于拾取和放置（Pick-and-Place）方法。也可以通过等离子体蚀刻方法或抛光方法来结构化金刚石或结晶体100用以产生光子结构（photonischer Strukturen）（光学共振器、光波导结构、抗反射结构等等）。
图14示出根据一个实施例的用于制造结晶体单元1100的示意图。对此，在图14中仅仅示例性地示出五个部分图示A、B、C、D和E，其中，部分图示A、B、C、D和E中的每一个代表不同的制造状态。准确地说，图14示出一个实施例，该实施例对应于图13的那个实施例，以下除外：在载体衬底1115处附加地布置有或布置光学滤波层形式的光学滤波装置1060。换言之，这些实施例彼此对应，以下除外：即在图14中在分离之前，在光学透明的机械载体衬底1115的背侧上施加有或施加光学滤波层。
在此情况下，图14的部分图示A对应于图13中的部分图示A，图14的部分图示B对应于图13中的部分图示C，图14的部分图示D对应于图13中的部分图示E并且图14的部分图示E类似于图13中的部分图示F。在图14的部分图示C中示出，光学滤波层形式的光学滤波装置1060布置或被布置在载体衬底1115的另一主表面上，其中，所述另一主表面背离载体衬底1115的其处布置有结晶体100的主表面。
为了使对于NV测量系统（Messystem）所需的组件的集成变得容易，因此可以在金刚石转移（Diamanttransfer）之后，将所需要的功能的一部分、例如光学滤波层施加到光学透明的载体衬底1115的背侧上。
参考图11至14，要注意的是，结晶体100对应于或类似于先前描述的图之一中的结晶体或金刚石晶格。
图15示出根据一个实施例的用于生产的方法1500的流程图。方法1500可实施用于生产用于传感器设备的结晶体单元。更准确地说，方法1500可实施用于生产先前提到的图之一中的结晶体单元或者类似的结晶体单元。
用于生产的方法1500具有在至少部分地光学透明的载体衬底和具有至少一个空穴的至少一个结晶体之间制造材料决定的连接的步骤1510。用于生产的方法1500也具有处理所述载体衬底和/或所述至少一个结晶体的步骤1520。在此，在处理的步骤1520中，将所述至少一个结晶体和/或所述载体衬底划分成各个分段。
根据一个实施例，在制造所述材料决定的连接的步骤1510之前和/或之后可以实施处理的步骤1520。尤其，在处理的步骤1520中，从所述载体衬底1115移除所述至少一个结晶体的一部分，对所述至少一个结晶体进行结构化，以便在所述至少一个结晶体中产生集成光子结构元件，和/或，在所述载体衬底处布置光学滤波装置。
根据另一个实施例，用于生产的方法1500也具有产生的步骤1530和移除的步骤1540。在产生的步骤1530中，在生长衬底上产生所述至少一个结晶体。产生的步骤1530在此情况下可在制造材料决定的连接的步骤1510之前实施。在移除的步骤1540中，从所述至少一个结晶体移除所述生长衬底。在此，移除的步骤1540可在制造材料决定的连接的步骤1510之后实施。
图16示出根据一个实施例的用于制造的方法1600的流程图。用于制造的方法1600可实施用于制造传感器设备。更准确地说，用于制造的方法1600可实施用于制造对应于或类似于先前提到的图之一中的传感器设备的传感器设备。
在用于制造的方法1600中，在提供的步骤1610中，提供按照图15中的方法或类似的方法生产的结晶体单元、用于用激励光照射所述结晶体单元的结晶体的光源、用于给所述结晶体加载高频信号的高频装置和用于在第一衬底和第二衬底中和/或在第一衬底和第二衬底处探测所述结晶体的与磁场有关的荧光信号的至少一个信号特性的探测装置。接下来，在连接的步骤1620中，将所述第一衬底和所述第二衬底相互连接、尤其材料决定地相互连接。
根据一个实施例，在提供的步骤1610中，提供具有光源的第一衬底并且提供具有所述探测装置、所述结晶体单元和所述高频装置的第二衬底。附加地或可替代地，在提供的步骤1610中，在所述第二衬底中形成所述探测装置，在所述第二衬底处布置或形成所述结晶体单元，和/或，在所述第二衬底处布置或形成所述高频装置。
附加地，根据一个实施例，在提供的步骤1610中，在所述探测装置和所述结晶体或所述结晶体单元之间提供光学滤波装置。所述滤波装置被构造用于滤出激励光并且使所述荧光信号透过至所述探测装置。此外，根据一个实施例，在提供的步骤1610中，提供用于产生参考磁场的磁化装置。在此，参考磁场具有预先定义的特性。通过参考磁场可影响荧光信号的至少一个信号特性。
图17示出根据一个实施例的用于检测的方法1700的流程图。用于检测的方法1700可实施用于检测测量参量。在此，用于检测的方法1700可以与先前提到的图之一中的传感器设备或类似的传感器设备结合地来实施。
在用于检测的方法1700中，在照射的步骤1710中，用激励光照射所述结晶体单元的结晶体。在加载的步骤1720中，给所述结晶体加载高频信号。在此，在加载的步骤1720中，改变所述高频信号的频率。照射的步骤1710和加载的步骤1720可以至少部分同时地被实施。照射的步骤1710和加载的步骤1720可以连续地被实施。
接下来，在分析的步骤1730中，响应于在照射的步骤1710中产生的激励光和在加载的步骤1720中产生的高频信号分析所述结晶体的与磁场有关的荧光信号，以便求取所述高频信号的至少一个激励频率，其中，所述荧光信号的所探测的至少一个信号特性满足预先定义的条件。接下来，在确定的步骤1740中，在使用所述高频信号的所求取的至少一个激励频率的情况下确定所述测量参量。在此，分析的步骤1730和确定的步骤1740可周期性地或顺序地被重复。
概括性地并且换句话说，参考先前描述的图，下面描述和/或简短地介绍实施例以及实施例的背景和优点。
在传感器系统的领域中存在在同时提高效率的情况下朝向微型化的发展。在此，发展可以区分为目的在于通过进化的方案在现有传感器解决方案的成本和其性能方面提高现有传感器解决方案的创新和以下方案：即所述方案充分利用新的作用原理并且因此能够实现相比在首先提到的进化的方案情况下明显更高的性能收益，然而大多以更高的成本。出于该原因，这样的传感器产品的市场引入途径例如通常通过高性能应用行进，并且也只有在一定的进化发展时间之后，才变得可致力于（adressierbar）具有更高的成本压力的批量应用。
在磁场传感器情况下，灵敏的可用的传感器技术是使用超导性量子干涉器件（SQUIDS），借助所述超导性量子干涉器件能够分辨各个磁通量量子。借此可以实现应用、诸如脑磁图描记术（Magnetoenzephalographie），其具有根据在神经元中产生的信号流并且通过感应的磁场进行脑活动的局部化测量。在此，需要磁体传感器的数皮特斯拉（pico-Tesla, pT）的分辨能力。不同于在SQUIDS情况下，在传感器设备1000情况下不需要低于超导性跳跃温度的冷却的必要性，所述超导性跳跃温度对于大多数超导性的材料低于63K、流体氮的温度。
传感器设备1000代表可以在室温下运行并且具有高敏感性的传感器技术，因为例如用于局部化的无接触式脑电波测量的装置的技术实现由于利用相应的隔热措施省去耗费的冷却而明显简化。同样地，在传感器设备1000情况下不存在为了确定磁场矢量而对于三个空间方向中的每一个实施三个相同的磁场传感器的必要性。例如如在传感器设备1000情况下的单个传感器元件的磁场矢量确定可以明显降低磁场矢量测量系统的耗费。磁场矢量的测量提供附加的优点，即在待测量的磁场的已知方向的情况下，可以通过相应的分析算法来部分地消除来自其他方向的所有其他杂散场。也可以因此实现另外的应用、例如在印制导线或线缆处的高度准确的无接触式电流测量。
NV中心105灵敏地对外部磁场作出反应。根据实验，1pT的灵敏度可以以1kHz的扫描率检验（nachgewiesen）并且可以因此深入（vordringen）到常规地仅能利用通过氮冷却的超导性SQUIDS到达的区域中。关于结构尺寸和功率消耗可以在保持高的灵敏度的情况下使传感器设备1000或NV测量系统最小化。
传感器设备1000或NV磁场传感器的灵敏度尤其取决于在金刚石或结晶体100中的NV掺杂浓度、取决于用于在金刚石晶体100中产生NV荧光的激励光210的均匀性和强度以及取决于微波激励430的均匀性和强度。为了达到最大敏感性，应在金刚石100中光学地激励最大数目的NV中心105。这在NV中心105中给定的吸收横截面和所激励的状态的松弛时间的情况下得出每NV中心105例如约10fW的所需光功率。此外，敏感性取决于所收集的荧光光功率，以便在光电探测器或探测装置1050中能够实现尽可能大的信号/噪声比，所述荧光光功率又取决于所激励的NV中心105的数目以及因此取决于在金刚石100中NV中心105的密度。然而，在金刚石晶体100中过高的NV浓度的情况下可能发生从每个单个NV中心105的被隔离的行为到相邻NV中心105的电子的波函数重叠的过渡，这将会影响灵敏度。因此，从一定的点起，荧光220的强度增加可以仅仅通过增大所激励的金刚石体积来实现。然而，对此将会需要更强的光源，以便使每NV中心105的激励功率保持恒定。
用于NV浓度的最佳状态（Optimum）例如位于100ppB的范围中，但是，其中在10ppB到10ppm的范围中，也可以成像功能NV传感器。在该浓度的情况下，还不存在在NV中心105中经量化的电子状态的叠加并且不发生所允许的状态的能量传播，并且因此可以防止荧光凹陷的填平（Verschmieren）以及敏感性损失。为了基于NV掺杂的金刚石100的吸收行为来保证所有NV中心105的均匀“照亮”，金刚石晶体105的最佳厚度在最佳掺杂浓度的情况下位于500µm处，但也可以与NV浓度有关地例如位于100µm和1mm之间的范围中。由此又可以对于在表面照射的情况下在金刚石100中所有NV中心105的均匀激励而计算面积相关的光功率，所述光功率在考虑反射的情况下由于在空气与金刚石之间的高折射系数跳跃而位于约10mW/10000µm2处。如果基于可用的光源的选择、确定的激光保护级的所期望的遵守和用于整个系统的功率损耗的确定的预给定而得出用于可用的光功率的极限（例如在大功率LED的情况下为10mW），则金刚石面可以限制在100µm棱长上。此外尽管优化的和均匀的光耦合输入，更大的面在此情况下例如不再可能足够强地被激励。结晶体单元1100使得可能的是，将这样的小的功能单元也通过当前可用的拾取和放置方法或芯片到晶片接合方法与目标衬底连接。因此，可以提供成本低的解决方案，用以利用批量生产合适的方法来对金刚石100或结晶体100进行结构化。
接下来简短阐述光子结构的制造。在限制可用的光功率的情况下，可以被恒定地照亮的金刚石体积和从而NV中心105的数目基于在金刚石100中的有限的最大NV浓度和吸收也被限制。这和因此还有参与测量过程的NV中心105的最大数目的限度可以通过使用光波导结构和共振器结构或者简单地以刻面（facettierten）方式耦合输入到结晶体100中而被规避。在关键词半导体技术中的集成光子学下建立的这样的结构能够实现：在相同的光功率的情况下可以激励与在自由射束激励（Freistrahlanregung）的情况下相比更多的NV中心105。因此，可以提高这样的测量系统或这样的传感器设备100的敏感性，其（welche）以N的平方根缩放（skaliert），其中，N代表所参与的NV中心105的数目。例如作为光子结构可以设想以下光学结构：用于耦合输入激励光210的锥形结构或光学散射光栅（Streugitter）；布拉格光栅；简单的方形结构，其中可以在倾斜的侧棱边处耦合输入和耦合输出激励光210和/或荧光信号220。通过在这里介绍的对机械载体衬底1115用于金刚石处理的使用，能够实现传感器设备1000或NV测量系统的单组件的高度集成以及金刚石100或结晶体100利用半导体技术和批量生产合适的工艺的成本低的结构化。
如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关联，则这可以解读为使得该实施例根据一种实施方式不仅具有第一特征，而且具有第二特征；而根据另一实施方式要么仅仅具有第一特征要么仅仅具有第二特征。

Claims (13)

1.一种用于生产用于传感器设备（1000）的结晶体单元（1100）的方法（1500），其中，所述方法（1500）至少具有以下步骤：
在至少部分地光学透明的载体衬底（1115）和具有至少一个空穴（105）的至少一个结晶体（100）之间制造（1510）材料决定的连接；以及
处理（1520）所述载体衬底（1115）和/或所述至少一个结晶体（100），其中，在所述处理的步骤（1520）中，将所述至少一个结晶体（100）和/或所述载体衬底（1115）划分成各个分段。
2.根据权利要求1所述的方法（1500），其特征在于，在制造所述材料决定的连接的步骤（1510）之前和/或之后实施所述处理的步骤（1520）。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500），其特征在于，在所述处理的步骤（1520）中，从所述载体衬底（1115）移除所述至少一个结晶体（100）的一部分。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500），其特征在于，在所述处理的步骤（1520）中，结构化所述至少一个结晶体（100），以便在所述至少一个结晶体（100）中产生集成光子结构元件。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500），其特征在于，在所述处理的步骤（1520）中，在所述载体衬底（1115）处布置光学滤波装置（1060）。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500），其特征在于在生长衬底（1105）上产生所述至少一个结晶体（100）的步骤（1530），其中，在制造所述材料决定的连接的步骤（1510）之后在所述移除的步骤（1540）中从所述至少一个结晶体（100）移除所述生长衬底（1105）。
7.一种用于制造传感器设备（1000）的方法（1600），其中，所述方法（1600）至少具有以下步骤：
提供（1610）按照根据以上权利要求中任一项所述的方法（1500）生产的结晶体单元（1100）、用于用激励光（210）照射所述结晶体单元（1100）的结晶体（100）的光源（1030）、用于给所述结晶体（100）加载高频信号（430）的高频装置（1040）和用于在第一衬底（1010）和第二衬底（1020）中和/或在所述第一衬底（1010）和所述第二衬底（1020）处探测所述结晶体（100）的与磁场有关的荧光信号（220）的至少一个信号特性的探测装置（1050）；以及
将所述第一衬底（1010）和所述第二衬底（1020）相互连接（1620）。
8.根据权利要求7所述的方法（1600），其特征在于，在所述提供的步骤（1610）中，提供具有所述光源（1030）的所述第一衬底（1010）并且提供具有所述探测装置（1050）、所述结晶体单元（1100）和所述高频装置（1040）的所述第二衬底（1020），和/或，其中，在所述第二衬底（1020）中形成所述探测装置（1040），在所述第二衬底（1020）处布置或形成所述结晶体单元（1100），和/或，在所述第二衬底（1020）处布置或形成所述高频装置（1040）。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的方法（1600），其特征在于，在所述提供的步骤（1610）中，在所述探测装置（1050）和所述结晶体（100）或所述结晶体单元（1100）之间提供光学滤波装置（1060），其中，所述滤波装置（1060）被构造用于滤出激励光（210）并且使所述荧光信号（220）透过至所述探测装置（1050）。
10.一种用于检测测量参量的方法（1700），其中，所述方法（1700）能够与根据权利要求12至13中任一项所述的传感器设备（1000）结合地来实施，其中，所述方法（1700）至少具有以下步骤：
用激励光（210）照射（1710）所述结晶体单元（1100）的结晶体（100）；
给所述结晶体（100）加载（1720）所述高频信号（430），其中，改变所述高频信号（430）的频率；
响应于所述激励光（210）和所述高频信号（430）分析（1730）所述结晶体（100）的与磁场有关的荧光信号（220），以便求取所述高频信号（430）的至少一个激励频率，其中所述荧光信号（220）的所探测的至少一个信号特性满足预先定义的条件；以及
在使用所述高频信号（430）的至少一个激励频率的情况下确定（1740）所述测量参量。
11.一种用于传感器设备（1000）的结晶体单元（1100），其中，所述结晶体单元（1100）至少具有以下特征：
至少部分地光学透明的载体衬底（1115）；和
具有至少一个空穴（105）的至少一个结晶体（100），其中，在所述至少部分地光学透明的载体衬底（1115）和所述至少一个结晶体（100）之间制造材料决定的连接，其中，所述结晶体单元（1100）按照根据权利要求1至6中任一项所述的方法（1500）生产。
12.一种传感器设备（1000），所述传感器设备至少具有以下特征：
根据权利要求11所述的结晶体单元（1100）；
用于用激励光（210）照射所述结晶体单元（1100）的结晶体（100）的光源（1030）；
用于给所述结晶体（100）加载高频信号（430）的高频装置（1040）；
用于探测所述结晶体（100）的与磁场有关的荧光信号（220）的至少一个信号特性的探测装置（1050）；
第一衬底（1010），其中，至少所述光源（1030）布置在所述第一衬底（1010）中和/或在所述第一衬底（1010）处；
第二衬底（1020），其中，至少所述探测装置（1050）布置在所述第二衬底（1020）中和/或在所述第二衬底（1020）处，其中，所述结晶体单元（1100）和所述高频装置（1040）布置在所述第一衬底（1010）或所述第二衬底（1020）中和/或在所述第一衬底（1010）或所述第二衬底（1020）处，其中，所述第一衬底（1010）和所述第二衬底（1020）相互连接。
13.根据权利要求12所述的传感器设备（1000），其特征在于在所述探测装置（1050）和所述结晶体（100）或所述结晶体单元（1100）之间的光学滤波装置（1060），其中，所述滤波装置（1060）被构造用于滤出激励光（210）并且使所述荧光信号（220）透过至所述探测装置（1050）。
CN201810264163.9A 2017-03-29 2018-03-28 生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法 Pending CN108732143A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017205268.6 2017-03-29
DE102017205268.6A DE102017205268A1 (de) 2017-03-29 2017-03-29 Verfahren zum Fertigen einer Kristallkörpereinheit für eine Sensorvorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung, System und Verfahren zum Erfassen einer Messgröße sowie Sensorvorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108732143A true CN108732143A (zh) 2018-11-02

Family

ID=63525464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810264163.9A Pending CN108732143A (zh) 2017-03-29 2018-03-28 生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN108732143A (zh)
DE (1) DE102017205268A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115008777A (zh) * 2022-06-10 2022-09-06 安徽省国盛量子科技有限公司 一种温度传感宽场探头的制作方法
US20230176154A1 (en) * 2020-04-09 2023-06-08 Robert Bosch Gmbh Method for Measuring Phase Currents of a Device Under Test, in Particular of an Inverter

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018203845A1 (de) * 2018-03-14 2019-09-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer Magnetfeldrichtung
DE102020134883A1 (de) 2020-12-23 2022-06-23 Quantum Technologies UG (haftungsbeschränkt) Vorrichtung zur Bestimmung einer magnetischen Flussdichte und Verfahren zur Bestimmung einer magnetischen Flussdichte mit einer solchen Vorrichtung sowie Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung der magnetischen Flussdichte
DE102022201697A1 (de) 2022-02-18 2023-08-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sensoreinheit und Verfahren zur Erfassung von hirnstrominduzierten Magnetfeldern

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101101868A (zh) * 2006-06-30 2008-01-09 住友电气工业株式会社 其上接合有GaN薄膜的衬底及其制备方法以及基于GaN的半导体器件及其制备方法
CN101203939A (zh) * 2005-01-11 2008-06-18 阿波罗钻石公司 金刚石医疗器械
CN101990742A (zh) * 2008-02-07 2011-03-23 L·甘 使用原子共振器频率产生的设备、系统及方法
CN104704375A (zh) * 2012-08-22 2015-06-10 哈佛学院院长及董事 纳米级扫描传感器
US20160313408A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 Renesas Electronics Corporation Magnetic measuring device

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2137163B1 (zh) * 1971-05-14 1973-05-11 Thomson Csf
DD225220A1 (de) * 1984-05-14 1985-07-24 Adw Ddr Verfahren und anordnung zum optischen nachweis magnetischer resonanzen
JPS62256472A (ja) * 1986-04-30 1987-11-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密着型イメ−ジセンサ−の組み立て方法
DE3742878A1 (de) 1987-08-07 1989-07-06 Siemens Ag Optischer magnetfeldsensor
DE3740468A1 (de) * 1987-11-28 1989-06-08 Kernforschungsz Karlsruhe Vorrichtung zur beruehrungslosen messung statischer und/oder zeitlich veraenderlicher elektrischer felder
JP2821830B2 (ja) * 1992-05-14 1998-11-05 セイコーインスツルメンツ株式会社 半導体薄膜素子その応用装置および半導体薄膜素子の製造方法
JPH08271637A (ja) * 1995-01-31 1996-10-18 Shimadzu Corp 放射線検出器アレイの製造方法
EP0996967B1 (de) * 1997-06-30 2008-11-19 Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Verfahren zur Herstellung von schichtartigen Gebilden auf einem Halbleitersubstrat, Halbleitersubstrat sowie mittels des Verfahrens hergestellte Halbleiterbauelemente
IL133453A0 (en) * 1999-12-10 2001-04-30 Shellcase Ltd Methods for producing packaged integrated circuit devices and packaged integrated circuit devices produced thereby
US7176528B2 (en) * 2003-02-18 2007-02-13 Corning Incorporated Glass-based SOI structures
DE112006003095T5 (de) * 2005-11-10 2008-10-09 Kyocera Corp. Fotoelektrische Wandlervorrichtung
US20080070340A1 (en) * 2006-09-14 2008-03-20 Nicholas Francis Borrelli Image sensor using thin-film SOI
DE102008016552B4 (de) * 2008-03-27 2018-02-08 Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V. Optischer Sensor
DE102008016487A1 (de) * 2008-03-31 2009-10-01 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Halbleiterbauteil und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils
US20110003279A1 (en) * 2009-06-04 2011-01-06 Gordhanbhai Nathalal Patel Monitoring devices and processes based on transformation, destruction and conversion of nanostructures
US8637953B2 (en) * 2008-07-14 2014-01-28 International Business Machines Corporation Wafer scale membrane for three-dimensional integrated circuit device fabrication
US8193808B2 (en) * 2009-09-11 2012-06-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optically integrated biosensor based on optically detected magnetic resonance
JP5511730B2 (ja) * 2010-09-03 2014-06-04 日東電工株式会社 光学的パネル組立体の連続的製造方法及び装置
GB201108644D0 (en) * 2011-05-24 2011-07-06 Element Six Ltd Diamond sensors, detectors, and quantum devices
US9632045B2 (en) * 2011-10-19 2017-04-25 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for deterministic emitter switch microscopy
US8796800B2 (en) * 2011-11-21 2014-08-05 Optiz, Inc. Interposer package for CMOS image sensor and method of making same
GB201320302D0 (en) * 2013-11-18 2014-01-01 Element Six Ltd Diamond components for quantum imaging sensing and information processing devices
CN106414818B (zh) * 2014-01-20 2019-04-19 国立研究开发法人科学技术振兴机构 金刚石晶体、金刚石元件、磁传感器、磁测量装置、以及传感器阵列的制造方法
WO2015175047A2 (en) * 2014-02-13 2015-11-19 President And Fellows Of Harvard College Optically detected magnetic resonance imaging with an electromagnetic field resonator
US9779769B2 (en) * 2014-02-19 2017-10-03 Infinitum Solutions, Inc. Integrated optical nanoscale probe
US9778329B2 (en) * 2014-02-19 2017-10-03 Infinitum Solutions, Inc. Integrated optical nanoscale probe measurement of electric fields from electric charges in electronic devices
JP6231701B2 (ja) * 2014-04-16 2017-11-15 エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド 色中心を有するダイヤモンド基材上に圧磁または圧電素子を含むセンサ
US9435791B2 (en) * 2014-06-27 2016-09-06 Verily Life Sciences, LLC Method for using nanodiamonds to detect nearby magnetic nanoparticles
FR3027681B1 (fr) * 2014-10-28 2016-12-09 Thales Sa Systeme d'analyse d'un signal hyperfrequencë par imagerie
US10180479B2 (en) * 2014-12-08 2019-01-15 Research Foundation Of The City University Of New York Method for inducing spin polarization in an analyte using 14N spin defect centers
DE102014225541A1 (de) * 2014-12-11 2016-06-16 Siemens Healthcare Gmbh Detektionsschicht umfassend Perowskitkristalle
JP6494269B2 (ja) * 2014-12-17 2019-04-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 磁気計測装置
US9702900B2 (en) * 2015-01-14 2017-07-11 President And Fellows Of Harvard College Method and system for magnetic resonance imaging using nitrogen-vacancy centers
CN204632759U (zh) * 2015-03-25 2015-09-09 精材科技股份有限公司 一种芯片尺寸等级的感测芯片封装体
AU2015230816B2 (en) * 2015-07-28 2021-07-15 Royal Melbourne Institute Of Technology A sensor for measuring an external magnetic field
US9851418B2 (en) * 2015-11-20 2017-12-26 Element Six Technologies Limited Diamond magnetometer
WO2017127090A1 (en) * 2016-01-21 2017-07-27 Lockheed Martin Corporation Higher magnetic sensitivity through fluorescence manipulation by phonon spectrum control
JP6655415B2 (ja) * 2016-02-16 2020-02-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 磁気計測装置
US10961449B2 (en) * 2016-04-12 2021-03-30 The Texas A&M University System Engineered fluorescent nanodiamond
EP3242139B1 (en) * 2016-05-04 2018-06-13 Julius-Maximilians-Universität Würzburg Method and apparatus for determining a magnetic field
US10274551B2 (en) * 2016-05-12 2019-04-30 Imec Vzw Magnetometer sensor with negatively charged nitrogen-vacancy centers in diamond
US20170343621A1 (en) * 2016-05-31 2017-11-30 Lockheed Martin Corporation Magneto-optical defect center magnetometer
US10345396B2 (en) * 2016-05-31 2019-07-09 Lockheed Martin Corporation Selected volume continuous illumination magnetometer
DE102016210259B4 (de) * 2016-06-10 2021-12-02 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung, Verfahren zum Kalibrieren einer Sensorvorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Messgröße

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101203939A (zh) * 2005-01-11 2008-06-18 阿波罗钻石公司 金刚石医疗器械
CN101101868A (zh) * 2006-06-30 2008-01-09 住友电气工业株式会社 其上接合有GaN薄膜的衬底及其制备方法以及基于GaN的半导体器件及其制备方法
CN101990742A (zh) * 2008-02-07 2011-03-23 L·甘 使用原子共振器频率产生的设备、系统及方法
CN104704375A (zh) * 2012-08-22 2015-06-10 哈佛学院院长及董事 纳米级扫描传感器
US20160313408A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 Renesas Electronics Corporation Magnetic measuring device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230176154A1 (en) * 2020-04-09 2023-06-08 Robert Bosch Gmbh Method for Measuring Phase Currents of a Device Under Test, in Particular of an Inverter
CN115008777A (zh) * 2022-06-10 2022-09-06 安徽省国盛量子科技有限公司 一种温度传感宽场探头的制作方法
CN115008777B (zh) * 2022-06-10 2023-06-30 安徽省国盛量子科技有限公司 一种温度传感宽场探头的制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017205268A1 (de) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108732143A (zh) 生产结晶体单元的方法、传感器设备及相关设备和方法
US8837544B2 (en) Quantum optical device
EP2715326B1 (en) Diamond sensors, detectors, and quantum devices
EP2616829B1 (en) A microfluidic cell and a spin resonance device
JP5735172B2 (ja) ダイヤモンドセンサー、検出器および量子デバイス
US8193808B2 (en) Optically integrated biosensor based on optically detected magnetic resonance
EP2718694B1 (en) Efficient fluorescence detection in diamond spin systems
US20080129997A1 (en) Optical sensing methods
Bathen et al. Manipulating Single‐Photon Emission from Point Defects in Diamond and Silicon Carbide
JP5843114B2 (ja) キャリア寿命の測定方法および測定装置
WO2020054860A1 (ja) 集積回路及びセンサシステム
CN103703348A (zh) 晶片级光谱仪
Madani et al. Luminescent nanoparticles embedded in TiO 2 microtube cavities for the activation of whispering-gallery-modes extending from the visible to the near infrared
CN107314833A (zh) 原子自旋传感器的温度噪声超高精度测试标定系统
WO2020023496A1 (en) Resonator-based ion-selective sensor
JP2022523997A (ja) 集積デバイス用の光吸収フィルタ
US20120300202A1 (en) Autonomous light amplifying device for surface enhanced raman spectroscopy
Yoshita et al. Light-emitting-diode Lambertian light sources as low-radiant-flux standards applicable to quantitative luminescence-intensity imaging
CN117083486A (zh) 将金刚石与led集成用于片上量子传感的方法和装置
Debuisschert Quantum sensing with nitrogen-vacancy colour centers in diamond
Wang et al. An efficient optical biochemical sensor based on a polyatomic photonic crystal ring resonator
Heiler et al. Spectral stability of V2 centres in sub-micron 4H-SiC membranes
Arafa et al. High sensitive photonic crystal multiplexed biosensor array using H0 sandwiched cavities
Körber et al. Spectral stability of V2-centres in sub-micron 4H-SiC membranes
CN116018504A (zh) 用于微盘激光粒子和多重态激光粒子的系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination