5—10μm波段超导单光子探测器设计与研制

作     者：陈奇 戴越 李飞燕 张彪 李昊辰 谭静柔 汪潇涵 何广龙 费越 王昊 张蜡宝 康琳 陈健 吴培亨 Chen Qi;Dai Yue;Li Fei-Yan;Zhang Biao;Li Hao-Chen;Tan Jing-Rou;Wang Xiao-Han;He Guang-Long;Fei Yue;Wang Hao;Zhang La-Bao;Kang Lin;Chen Jian;Wu Pei-Heng

作者机构：南京大学电子科学与工程学院超导电子学研究所南京210023 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2022年第71卷第24期

页      面：457-465页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:12033002,62101240,62071218,62071214,61801206,11227904) 国家重点研发计划(批准号:2017YFA0304002) 广东省重点领域研究与发展计划(批准号:2020B030302001) 江苏省自然科学基金(批准号:BK202010177)资助的课题 

主　　题：中长波红外 单光子探测 超导纳米线 无序 

摘      要：高性能的中长波单光子探测器在红外天文和军事国防领域具有重要的研究价值,也是单光子探测技术领域的研究难点.超导纳米线单光子探测器在近红外波段已经展示出优异的性能,但如何进一步提高器件的探测截止波长λ_(c)是一个受到广泛关注的话题.本文探讨了一种通过超导无序调控辅助提高λ_(c)的方法,设计并制备出工作波段为5-10μm的超导单光子探测器.理论分析表明,增大衡量无序强度的主要评价因子即薄膜方块电阻R_(s),将有利于增大λ_(c),如当纳米线宽保持在30 nm且R_(s)380Ω/square时,可使得λ_(c)10μm.实验测得R_(s)约为320Ω/square的Mo_(0.8)Si_(0.2)红外器件在6μm波长上可以获得完全饱和的量子效率.此外,当器件工作在0.9I_(SW)(I_(SW)为纳米线超导转变电流)的偏置电流下时,在10.2μm波长上的量子效率达到53%.