The invention provides a superconducting nanowire single photon detector with an auxiliary ring and a fabrication method thereof. The superconducting nanowire single photon detector with an auxiliary ring includes: a superconducting nanowire single photon detector with an effective region of the device; and an auxiliary ring located on the table of the superconducting nanowire single photon detector device. The auxiliary ring has a brightness different from that of the superconducting nanowire single photon detector under the observation of a microscope objective. By installing an auxiliary ring on the surface of the superconducting nanowire single photon detector, the brightness contrast between the auxiliary ring and the rest of the superconducting nanowire single photon detector is obvious when the objective observation light passes through the substrate, the auxiliary ring can be clearly distinguished, and the light produced by the optical fiber above the device is generated on the device. The spot can be easily aligned to the center of the auxiliary ring, that is, to the center of the effective region of the device.
【技术实现步骤摘要】
具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件及其制作方法
本专利技术属于光探测
,涉及一种具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件及其制作方法。
技术介绍
超导纳米线单光子探测器件(SuperconductingNanowireSinglePhotonDetector,SNSPD)是一种重要的光探测器,可以实现从可见光到红外波段的单光子探测。器件一般采用Si衬底,厚度约400~500μm。光敏有效区为纳米线条,线条厚度约为5~10nm,宽度为100nm左右,结构一般为蜿蜒曲折结构。有效区面积一般分小面积和大面积两种分别针对单模光纤(Φ9μm)和多模光纤(Φ50μm),小面积通常10~20μm,大面积通常40~100μm。为了提高正面对光的光吸收率,在制备纳米线之前,通常在衬底表面沉积一层高反膜。高反膜为溅射生长的多层介质光学薄膜,针对所需要的波长(如1550nm)产生高反射率,基于高反膜的纳米线条具有较高的吸收效率,对于所需波长附近的光波,吸收效率可高达99%以上。SNSPD工作时置于低温环境中(<4K),器件处于超导态,并加以一定的偏置电流Ib,Ib略小于器件临界电流Ic。当单个光子入射到器件中的纳米线条上时,会拆散库珀对,形成大量的热电子,从而形成局域热点,热点在偏置电流Ib的作用下由于焦耳热进行扩散,最终使得纳米线条局部失超形成有阻区。之后热电子能量通过电声子相互作用传递并弛豫,再重新配对成超导态的库珀对。由于超导材料的热弛豫时间很短,因此当SNSPD接收到单个光子后,就会在器件两端产生一个快速的电脉冲信号,从而实现单光子的探测功能。SNSP ...
【技术保护点】
1.一种具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于,所述具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件包括:超导纳米线单光子探测器件,具有器件有效区域;辅助环,位于所述超导纳米线单光子探测器件的表面,且位于所述器件有效区域外围;所述辅助环在显微镜物镜观测下具有与所述超导纳米线单光子探测器件不同的亮度。
【技术特征摘要】
1.一种具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于,所述具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件包括:超导纳米线单光子探测器件,具有器件有效区域;辅助环,位于所述超导纳米线单光子探测器件的表面,且位于所述器件有效区域外围;所述辅助环在显微镜物镜观测下具有与所述超导纳米线单光子探测器件不同的亮度。2.根据权利要求1所述的具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于:所述辅助环的中心与所述器件有效区域的中心相重合。3.根据权利要求1所述的具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于:所述超导纳米线单光子探测器件包括:衬底;高反膜,位于所述衬底表面;超导纳米线,位于所述高反膜表面。4.根据权利要求3所述的具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于:所述超导纳米线包括若干条平行间隔排布的直线部及将所述直线部依次首尾连接的连接部;所述超导纳米线的直线部及其所在的区域构成所述超导纳米线单光子探测器件的器件有效区域。5.根据权利要求4所述的具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于:所述连接部的外侧位于同一圆周上。6.根据权利要求3所述的具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于:所述高反膜包括多层介质光学薄膜层。7.根据权利要求6所述的具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于:所述高反膜包括交替层叠的SiO2薄膜层与Si薄膜层、交替层叠的SiO2薄膜层与TiO2薄膜层、或交替层叠的SiO2薄膜层与Ta2O5薄膜层。8.根据权利要求1至7中任一项所述的具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件,其特征在于:所述辅助环包括:环形绝缘层,位于所述超导纳米线单光子探测器件表面;环形金属层,位于所述环形绝缘层表面。9.一种具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件的制作方法,其特征在于,所述具有辅助环的超导纳米线单光子探测器件的制作方法包括如下步骤:1)制备超导纳米线单光...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨晓燕,尤立星,李浩,王镇,
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所,
类型:发明
国别省市:上海,31
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