CN114200362A - 基于nv色心的芯片磁场检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于NV色心的芯片磁场检测方法及装置，该方法包括：为被测芯片施加电压，以使所述被测芯片处于工作状态，其中，所述被测芯片的一侧设置有金刚石NV色心探头；通过所述金刚石NV色心探头对所述被测芯片执行多个周期的检测，以得到多个磁信号图，其中，每个检测周期向所述金刚石NV色心探头施加不同微波共振频率的微波信号；根据所述多个磁信号图，得到所述被测芯片表面的磁场分布情况。该检测方法在对被测芯片进行磁场检测时，检测效率高，且磁场变化差异的区分度大，可更直观地反映磁场强度细微变化，使得检测精度高，同时不会对芯片造成损伤。

Description

基于NV色心的芯片磁场检测方法及装置

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种基于NV色心的芯片磁场检测方法及装置。

背景技术

相关技术中，芯片EMC（Electromagnetic Compatibility，电磁兼容性）性能的检测方法众多，例如TEM（Transverse Electromagnetic Wave，横电磁波）小室法、表面扫描法、1Ω/150Ω直接耦合法、工作台法拉第笼法、磁场探头法等，众多的EMC检测方法可以为芯片的EMC优化设计提供不同角度的参考信息和衡量指标。但上述技术中的EMC检测方法大多只能为芯片的EMC优化设计提供宏观的参考，随着芯片制程技术进入3nm摩尔极限时代，亟待开发一种能够实现纳米级分辨率的EMC检测方法。

为此，相关技术中提出将金刚石NV（Nitrogen-Vacancy center，氮晶格空位中心）色心磁测量方案应用于芯片的EMC优化设计场景中时，但在实现过程中存在如下问题：金刚石NV色心进行磁测量时，通常需要设置较高强度的磁场，用于实现NV色心能级免交叉点效应，以保证测量准确性；而高强度磁场在调整位置和方向的时候，会对芯片造成一定的损伤，即便是在放置芯片之前调整好磁场，芯片在进入磁场的时候也会产生较大的感生电动势，从而对芯片本身和检测可参考性产生不利影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于NV色心的芯片磁场检测方法，以提高磁场检测效率、检测精度，且避免对芯片造成损伤。

本发明第二个目的在于提出一种基于NV色心的芯片磁场检测装置。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出一种基于NV色心的芯片磁场检测方法，所述方法包括：为被测芯片施加电压，以使所述被测芯片处于工作状态，其中，所述被测芯片的一侧设置有金刚石NV色心探头；通过所述金刚石NV色心探头对所述被测芯片执行多个周期的检测，以得到多个磁信号图，其中，每个检测周期向所述金刚石NV色心探头施加不同微波共振频率的微波信号；根据所述多个磁信号图，得到所述被测芯片表面的磁场分布情况。

另外，本发明实施例的基于NV色心的芯片磁场检测方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，针对第i个检测周期，执行如下操作：确定第i个微波共振频率；向所述金刚石NV色心探头施加微波信号和激光信号，其中，所述微波信号的频率为所述第i个微波共振频率；获取所述金刚石NV色心探头在所述被测芯片的一侧不同位置产生的荧光信号，并根据所述荧光信号得到第i个磁信号图。

根据本发明的一个实施例，i=1时，所述确定第i个微波共振频率，包括：获取基准磁场；在所述基准磁场下，检测得到所述金刚石NV色心探头中NV色心与微波的N个共振频率，其中，N为大于等于2小于等于8的整数；将所述N个共振频率中的一者作为所述第i个微波共振频率。

根据本发明的一个实施例，所述基准磁场为所述被测芯片在工作状态下的表面最大磁场，或者，所述被测芯片在工作状态下的表面最大磁场与外加磁场之和，或者，所述被测芯片在工作状态下的表面最小磁场，或者，所述被测芯片在工作状态下的表面最小磁场与外加磁场之和；其中，所述基准磁场包含所述外加磁场时，在获取荧光信号之前，还向所述金刚石NV色心探头施加所述外加磁场。

根据本发明的一个实施例，i＞1时，所述确定第i个微波共振频率，包括：根据第i-1个微波共振频率得到所述第i个微波共振频率。

根据本发明的一个实施例，所述N个共振频率由M对共振频率组成，N=2*M，当第1个微波共振频率取所述M对共振频率中任一对中的较大值时，所述根据第i-1个微波共振频率得到所述第i个微波共振频率，包括：对所述第i-1个微波共振频率对应的微波频率与荧光强度的关系曲线进行一阶微分；获取一阶微分结果中靠近所述第i-1个微波共振频率的波谷对应的微波频率，记为微波参考频率；将所述微波参考频率作为所述第i个微波共振频率，或者，将在所述微波参考频率远离所述第i-1个微波共振频率的一侧，且距离所述微波参考频率3/4*特定间距的微波频率作为所述第i个微波共振频率，其中，所述特定间距为所述微波参考频率与所述第i-1个微波共振频率的间距。

根据本发明的一个实施例，所述基准磁场包含所述表面最大磁场时，针对第i个检测周期，还执行如下操作：判断所述第i个微波共振频率对应的磁场强度是否小于所述表面最小磁场；如果是则结束检测，如果否则继续执行当前周期的检测。

根据本发明的一个实施例，所述获取所述金刚石NV色心探头在所述被测芯片的一侧不同位置产生的荧光信号，包括：通过所述金刚石NV色心探头对所述被测芯片表面进行扫面，得到所述金刚石NV色心探头在所述被测芯片的一侧不同位置产生的荧光信号。

根据本发明的一个实施例，所述磁信号图为相应荧光信号对应的荧光图像经反相处理后的图，所述根据所述多个磁信号图，得到所述被测芯片表面的磁场分布情况，包括：获取第i个磁信号图中的最大亮度L和所述最大亮度对应的位置K；将所述位置K对应到第j个磁信号参考图中，得到所述第j个磁信号参考图中对应所述位置K处的亮度L’，其中，第1个磁信号参考图为第1个磁信号图；对所述第j个磁信号参考图中亮度大于L’的位置K’进行亮度提升，且提升幅度为L-L’；将亮度提升后的位置K’对应覆盖到所述第i个磁信号图中，得到所述第i个磁信号图对应的磁场分布图，并作为第j+1个磁信号参考图；令i加1，并重复执行上述步骤，直至得到最后一个磁信号图对应的磁场分布图；根据所述最后一个磁信号图对应的磁场分布图，得到所述被测芯片表面的磁场分布情况。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出一种基于NV色心的芯片磁场检测装置，所述磁场检测装置包括：金刚石NV色心探头，所述金刚石NV色心探头设置在被测芯片一侧；控制组件，用于执行上述的基于NV色心的芯片磁场检测方法。

根据本发明实施例的基于NV色心的芯片磁场检测方法及装置，基于NV色心进行的磁场检测，具有较高的分辨率；可设置强度较低的外加磁场，实现芯片无损磁场检测。另外，通过设置微波共振频率进行检测，可以提高检测效率，且将获取的磁信号图进行逐级叠加处理，可以更直观地观察出磁场强度的细微变化，提高了检测精度。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明实施例的基于NV色心的芯片磁场检测方法的流程图；

图2是本发明一个实施例的步骤S102获取磁信号图的方法的流程图；

图3是本发明一个具体实施例的步骤S201的流程图；

图4是本发明另一个具体实施例的步骤S201的流程图；

图5是本发明一个具体实施例的微波频率与荧光强度关系图；

图6是本发明一个具体实施例微波频率与荧光强度关系的一阶微分结果图；

图7是本发明一个实施例的步骤S103的流程图；

图8是本发明实施例的基于NV色心的芯片磁场检测装置的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图1-8以及具体的实施方法描述本发明实施例的基于NV色心的芯片磁场检测方法及装置。

图1是本发明实施例的基于NV色心的芯片磁场检测方法的流程图。

如图1所示，基于NV色心的芯片磁场检测方法可包括：

S101，为被测芯片施加电压，以使被测芯片处于工作状态，其中，被测芯片的一侧设置有金刚石NV色心探头。

其中，金刚石NV色心探头中的NV色心可包括四个轴向。

S102，通过金刚石NV色心探头对被测芯片执行多个周期的检测，以得到多个磁信号图，其中，每个检测周期向金刚石NV色心探头施加不同微波共振频率的微波信号。

具体地，金刚石NV色心探头对被测芯片执行多个周期的检测，每执行一个周期的磁场检测，可得到一个相对应的磁场信号图。

S103，根据多个磁信号图，得到被测芯片表面的磁场分布情况。

该检测方法，基于NV色心进行的磁场检测，具有较高的分辨率；通过设置微波共振频率进行检测，可以提高检测效率，且将获取的磁信号图进行逐级叠加处理，可以更直观地观察出磁场强度的细微变化，提高了检测精度。

图2是本发明一个实施例的步骤S102获取磁信号图的方法的流程图。

在本发明实施例中，执行上述基于NV色心的芯片磁场检测方法中的步骤S102时，金刚石NV色心探头对被测芯片每执行一次检测，便可获得该周期相应的磁信号图，具体地，参见图2，针对第i个检测周期，获取磁信号图可执行以下操作：

S201，确定第i个微波共振频率。

其中，i为大于等于1的正整数。

具体地，每个检测周期向金刚石NV色心探头可施加不同微波共振频率的微波信号，即一个检测周期对应一个微波共振频率，且不同的检测周期对应的微波共振频率不同。针对不同的检测周期，确定微波共振频率的方法也不同，可包括：

图3是本发明一个具体实施例的步骤S201的流程图。

在本发明的一些实施例中，i=1，即针对第1个检测周期，此时确定第i个微波共振频率可包括：

S301，获取基准磁场。

具体地，作为一个示例，基准磁场可为被测芯片在工作状态下的表面最大磁场，或者，被测芯片在工作状态下的表面最小磁场。

其中，表面最大磁场和表面最小磁场可由测量精度在mG水平的磁场仪，分辨率为1mm以内的即可，对工作状态的芯片表面进行测量，找出磁场最大的区域并测出其磁场强度，找出磁场最小的区域并测出其磁场强度。

作为另一个示例，基准磁场可包括外加磁场，此时基准磁场可为被测芯片在工作状态下的表面最大磁场与外加磁场之和，或者，被测芯片在工作状态下的表面最小磁场与外加磁场之和。

S302，在基准磁场下，检测得到金刚石NV色心探头中NV色心与微波的N个共振频率，其中，N为大于等于2小于等于8的整数。

具体地，作为一个示例，基准磁场为被测芯片在工作状态下的表面最大磁场，或者，被测芯片在工作状态下的表面最小磁场时，通过检测得到被测芯片在工作状态下，表面任意区域磁场对应的能级劈裂的荧光谷值，荧光谷值有两个，这两个荧光谷值所对应的微波频率为共振频率。

作为另一个示例，基准磁场为被测芯片在工作状态下的表面最大磁场（或表面最小磁场）与外加磁场之和，外加磁场的方向最多可包括四个，分别对应金刚石NV色心的四个轴向，这四个方向上可分别对应两个不同的荧光谷值，且不同方向的荧光谷值可不同，由此，最多便可得到8个不同的荧光谷值，从而可对应8个不同的微波频率。即，最多可获取到8个共振频率。

能看出，无论是否设置外加磁场，获取的共振频率均是成对出现的，且每一对共振频率包括的两个共振频率可不同，两共振频率为一大一小。也就是说，N个共振频率可由M对共振频率组成，即，N=2*M。

S303，将N个共振频率中的一者作为第i个微波共振频率。

由此，便可确定当i=1时的微波共振频率。

在本发明的另外一些实施例中，i＞1，此时确定第i个微波共振频率可包括：根据第i-1个微波共振频率得到第i个微波共振频率。

图4是本发明另一个具体实施例的步骤S201的流程图。

作为一种可行的实施方式，当上述确定第1个微波共振频率取获取到的M对共振频率中任一对中的较大值时，上述i＞1时确定第i个微波共振频率，即根据第i-1个微波共振频率得到第i个微波共振频率，可包括：

S401，对第i-1个微波共振频率对应的微波频率与荧光强度的关系曲线进行一阶微分。

其中，进行一阶微分是为了获取第i-1个微波共振频率对应的微波频率与荧光强度的关系曲线的曲线斜率，根据斜率的大小便可判断出荧光强度随微波频率的变化响应幅度的大小。

S402，获取一阶微分结果中靠近第i-1个微波共振频率的波谷对应的微波频率，记为微波参考频率。

S403，将微波参考频率作为第i个微波共振频率，或者，将在微波参考频率远离第i-1个微波共振频率的一侧，且距离微波参考频率3/4*特定间距的微波频率作为第i个微波共振频率，其中，特定间距为微波参考频率与第i-1个微波共振频率的间距。

图5是本发明一个具体实施例的微波频率与荧光强度关系图。

图6是本发明一个具体实施例微波频率与荧光强度关系的一阶微分结果图。

示例性地，参考图5和图6，假设i=2，需要根据第1个微波共振频率确定第2个微波共振频率，可包括：

预设根据上述i=1时的获取微波共振频率的方法已经获取到相应的两个共振频率，参考图5中的a和a’，在本示例中选择其中较大值，即a作为第1个微波共振频率。

对图5中的曲线进行一阶微分得到图6，观察图6可得出，靠近第1个微波共振频率a的波谷对应的微波频率为b，则将b记为微波参考频率，即b可作为第2个微波共振频率。对应图6观察图5也可看出，b到a之间的荧光强度随微波频率的变化相应幅度较大，实际应用中，对于检测被测芯片的磁场分布信息来说，可以更直观地反映磁场强度的变化。

可选地，第2个微波共振频率还可选择由b往左偏移p的位置所对应的微波频率，参考图6中的c。其中，p可为ab间距的3/4。

由此，便可根据第1个微波共振频率得到第2个微波共振频率，获取接下来第3个、第4个直至第n个微波共振频率的方法均可参考上述获取第2个微波共振频率的方法，不再赘述。

在一些实施例中，基准磁场包含芯片在工作状态下的表面最大磁场，针对第i个检测周期获取磁信号图时，还需判断获取的第i个微波共振频率对应的磁场强度是否小于在工作状态下的表面最小磁场，如果是则结束检测，如果否则继续执行当前周期的检测。实际应用中，同样可由测量精度在mG水平的磁场仪对获取到的第i个微波共振频率对应的磁场强度进行测量。由此，可准确得到芯片在工作状态下的表面所有位置的磁场情况。

需要说明的是，第i个检测周期对应的微波共振频率可通过步骤S301-S303预先得到，进而在对与被测芯片其他同型号的芯片进行磁场检测时可直接使用预先得到的微波共振频率，从而可提高检测效率。

S202，向金刚石NV色心探头施加微波信号和激光信号，其中，微波信号的频率为第i个微波共振频率。

作为一种可行的实施方式，激光信号可由激光发生器施加。例如，该激光发生器发出的激光信号的功率可为100～150mW，波长为532nm，发出的激光光斑大小可为0.35～0.75mm²。

S203，获取金刚石NV色心探头在被测芯片的一侧不同位置产生的荧光信号，并根据荧光信号得到第i个磁信号图。

具体地，获取荧光信号可包括：通过金刚石NV色心探头对被测芯片表面进行扫面，得到金刚石NV色心探头在被测芯片的一侧不同位置产生的荧光信号。

作为一种可行的实施方式，根据荧光信号得到第i个磁信号图可包括：对获取到的荧光信号相应的荧光图像进行反相处理，得到对应的磁信号图。其中，反相处理可包括：荧光信号强的部分显示暗色，荧光信号弱的部分显示亮色。反相处理后的荧光图像对比度更高，可以更加清楚的观察被测芯片不同位置的磁场情况。

也就是说，首先需要确定每个检测周期的微波共振频率，确定之后可向金刚石NV色心探头施加激光信号和相应检测周期微波共振频率的微波信号，用以激励金刚石NV色心探头以使金刚石NV色心探头在被测芯片一侧的不同位置分别产生相应的荧光信号，然后对荧光信号对应的荧光图像进行反相处理后便可获得相应检测周期的磁信号图。

在本发明的一些实施例中，基准磁场包括外加磁场，此时在针对第i个检测周期获取磁信号图时，执行步骤S203之前，即在获取金刚石产生的荧光信号之前，还可向金刚石NV色心探头施加该外加磁场；之后执行S203便可获取到基准磁场包括外加磁场时对应的每个检测周期的磁信号图。

需要说明的是，该外加磁场强度可大于20 Gs，且小于被测样品的抗磁干扰上限值。该外加磁场所提供的磁场强度相较于相关技术中动辄需要设置几百G以上外加磁场的常规NV色心磁测量方案而言，能够在相对较低的磁场强度下对被测芯片进行磁场检测，可在一定程度上保护被测芯片。

图7是本发明一个实施例的步骤S103的流程图。

由于每一个检测周期都可获取相应的磁信号图，为了更直观地观察出磁场强度的细微变化，可对获取的多个磁信号图进行逐级叠加处理。即在执行上述基于NV色心的芯片磁场检测方法时，根据多个磁信号图，得到被测芯片表面的磁场分布情况可具体包括：

S701，获取第i个磁信号图中的最大亮度L和最大亮度对应的位置K。

S702，将位置K对应到第j个磁信号参考图中，得到第j个磁信号参考图中对应位置K处的亮度L’，其中，第1个磁信号参考图为第1个磁信号图。

S703，对第j个磁信号参考图中亮度大于L’的位置K’进行亮度提升，且提升幅度为L-L’。

S704，将亮度提升后的位置K’对应覆盖到第i个磁信号图中，得到第i个磁信号图对应的磁场分布图，并作为第j+1个磁信号参考图。

S705，令i加1，并重复执行上述步骤，直至得到最后一个磁信号图对应的磁场分布图。

S706，根据最后一个磁信号图对应的磁场分布图，得到被测芯片表面的磁场分布情况。

示例性地，当i=2，j=1时，获取到多个磁信号图中第2个检测周期相应的磁信号图二，且可将第1个检测周期相应的磁信号图一作为第一个磁信号参考图。

首先将磁信号图二中亮度最大的位置K找出，将这一亮度记为L，并将位置K对应到第一个磁信号参考图中，即磁信号图一中，确定位置K在磁信号图一中的亮度，将这一亮度记为L’，将磁信号图一中亮度大于L’的部分K’进行亮度提升，且提升幅度为L-L’，将亮度提升后的部分K’按位置对应覆盖到磁信号图二中，得到磁信号图三，将图三作为第二个磁信号图对应的磁场分布图，并且作为第二个磁信号参考图，执行同样的步骤即可获取下一个磁场分布图，直至获取到最后一个磁信号图对应的磁场分布图，由此便可得到被测芯片表面的磁场分布情况。

本发明实施例提出的基于NV色心的磁场检测方法，对于外加磁场的强度要求较低，可在一定程度上保护被测芯片；且基于NV色心展开检测，同时在其中设置如0.35-0.75mm²的激光光斑对金刚石NV色心探头进行照射，使得该检测方法在进行检测的过程中具有较高分辨率的同时具有较大的检测视场；另外，本发明通过设置微波共振频率进行检测，可以提高检测效率，对获取的磁信号图进行逐级叠加处理，提高图像对比度，相较于现有技术中直接测量非共振频率下的荧光强度随磁场变化的方案，磁场变化差异的区分度更大，提高了磁场检测精度。

进一步地，本发明提出基于NV色心的芯片磁场检测装置。

图8是本发明实施例的基于NV色心的芯片磁场检测装置的结构框图。

如图8所示，基于NV色心的芯片磁场检测装置800可包括：金刚石NV色心探头801、控制组件802。

其中，金刚石NV色心探头801可设置在被测芯片一侧，方便对被测芯片表面进行扫面。

控制组件802，用于执行上述实施例中提出的基于NV色心的芯片磁场检测方法。

需要说明的是，本发明实施例的基于NV色心的芯片磁场检测装置800的其他具体实施方式可参见本发明上述实施例的基于NV色心的芯片磁场检测方法的具体实施方式。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用芯片，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，所述方法包括：

为被测芯片施加电压，以使所述被测芯片处于工作状态，其中，所述被测芯片的一侧设置有金刚石NV色心探头；

通过所述金刚石NV色心探头对所述被测芯片执行多个周期的检测，以得到多个磁信号图，其中，每个检测周期向所述金刚石NV色心探头施加不同微波共振频率的微波信号；

根据所述多个磁信号图，得到所述被测芯片表面的磁场分布情况。

2.根据权利要求1所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，针对第i个检测周期，执行如下操作：

确定第i个微波共振频率；

向所述金刚石NV色心探头施加微波信号和激光信号，其中，所述微波信号的频率为所述第i个微波共振频率；

获取所述金刚石NV色心探头在所述被测芯片的一侧不同位置产生的荧光信号，并根据所述荧光信号得到第i个磁信号图。

3.根据权利要求2所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，i=1时，所述确定第i个微波共振频率，包括：

获取基准磁场；

在所述基准磁场下，检测得到所述金刚石NV色心探头中NV色心与微波的N个共振频率，其中，N为大于等于2小于等于8的整数；

将所述N个共振频率中的一者作为所述第i个微波共振频率。

4.根据权利要求3所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，所述基准磁场为所述被测芯片在工作状态下的表面最大磁场，或者，所述被测芯片在工作状态下的表面最大磁场与外加磁场之和，或者，所述被测芯片在工作状态下的表面最小磁场，或者，所述被测芯片在工作状态下的表面最小磁场与外加磁场之和；

其中，所述基准磁场包含所述外加磁场时，在获取荧光信号之前，还向所述金刚石NV色心探头施加所述外加磁场。

5.根据权利要求3所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，i＞1时，所述确定第i个微波共振频率，包括：

根据第i-1个微波共振频率得到所述第i个微波共振频率。

6.根据权利要求5所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，所述N个共振频率由M对共振频率组成，N=2*M，当第1个微波共振频率取所述M对共振频率中任一对中的较大值时，所述根据第i-1个微波共振频率得到所述第i个微波共振频率，包括：

对所述第i-1个微波共振频率对应的微波频率与荧光强度的关系曲线进行一阶微分；

获取一阶微分结果中靠近所述第i-1个微波共振频率的波谷对应的微波频率，记为微波参考频率；

将所述微波参考频率作为所述第i个微波共振频率，或者，将在所述微波参考频率远离所述第i-1个微波共振频率的一侧，且距离所述微波参考频率3/4*特定间距的微波频率作为所述第i个微波共振频率，其中，所述特定间距为所述微波参考频率与所述第i-1个微波共振频率的间距。

7.根据权利要求4所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，所述基准磁场包含所述表面最大磁场时，针对第i个检测周期，还执行如下操作：

判断所述第i个微波共振频率对应的磁场强度是否小于所述表面最小磁场；

如果是则结束检测，如果否则继续执行当前周期的检测。

8.根据权利要求2所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，所述获取所述金刚石NV色心探头在所述被测芯片的一侧不同位置产生的荧光信号，包括：

通过所述金刚石NV色心探头对所述被测芯片表面进行扫面，得到所述金刚石NV色心探头在所述被测芯片的一侧不同位置产生的荧光信号。

9.根据权利要求7所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法，其特征在于，所述磁信号图为相应荧光信号对应的荧光图像经反相处理后的图，所述根据所述多个磁信号图，得到所述被测芯片表面的磁场分布情况，包括：

获取第i个磁信号图中的最大亮度L和所述最大亮度对应的位置K；

将所述位置K对应到第j个磁信号参考图中，得到所述第j个磁信号参考图中对应所述位置K处的亮度L’，其中，第1个磁信号参考图为第1个磁信号图；

对所述第j个磁信号参考图中亮度大于L’的位置K’进行亮度提升，且提升幅度为L-L’；

将亮度提升后的位置K’对应覆盖到所述第i个磁信号图中，得到所述第i个磁信号图对应的磁场分布图，并作为第j+1个磁信号参考图；

令i加1，并重复执行上述步骤，直至得到最后一个磁信号图对应的磁场分布图；

根据所述最后一个磁信号图对应的磁场分布图，得到所述被测芯片表面的磁场分布情况。

10.一种基于NV色心的芯片磁场检测装置，其特征在于，所述磁场检测装置包括：

金刚石NV色心探头，所述金刚石NV色心探头设置在被测芯片一侧；

控制组件，用于执行如权利要求1-9中任一项所述的基于NV色心的芯片磁场检测方法。

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