一种铜氧基高温超导单光子探测器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铜氧基高温超导单光子探测器及其制备方法，该单光子探测器包括自下到上依次设置的衬底、铜氧基高温超导微米线和介质薄膜反射镜，铜氧基高温超导微米线中设置有纳米孔阵列，铜氧基高温超导微米线上设置有金属纳米颗粒。该单光子探测器工作于液氮温度77K，液氮的使用和存储成本大大低于液氦装备，方便了单光子探测器的使用。探测器采用背面入射的工作方式，同时利用金属纳米颗粒的局域增强效应，不但提高了器件的光吸收率，而且还从整体上增强了对各个偏振方向入射光的探测效率。铜氧基高温超导单光子探测器的制备方法工作成本低、制备工艺简单。

A single photon detector based on copper oxide and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种铜氧基高温超导单光子探测器及其制备方法
本专利技术涉及一种铜氧基高温超导单光子探测器及其制备方法，属于光探测

技术介绍
超导纳米线单子探测器件(SuperconductingNanowireSinglePhotonDetector，SNSPD)是一种重要的光子信号探测器，相比传统的半导体探测器，SNSDP响应速度快，背景噪音小，时间抖动小，并且覆盖了从可见光到红外波段。在低温环境中，SNSPD处于超导态，对其加一偏置电流Ib(Ib略小于器件转换到正常态的转换电流Iswitch)使其进入工作状态。当单个光子或多个光子入射到超导纳米线上时，会打破形成超导状态的库珀电子对，形成大量的热电子，热电子的扩散形成局域热点，在偏置电流Ib的作用下，产生焦耳热，并使得纳米线形成有阻区，继而在器件两端产生一个快速的电压脉冲信号(即光子信号)，最终实现单光子探测。鉴于SNSPD的诸多优点，SNSPD已经大量应用在量子通信、量子光学、光纤传感等重要领域。一般地，SNSPD器件的超导材料都是常规低温超导材料，如NbN、Nb、TaN、NbT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜氧基高温超导单光子探测器，其特征在于，包括自下到上依次设置的衬底、铜氧基高温超导微米线和介质薄膜反射镜，所述铜氧基高温超导微米线中设置有纳米孔阵列，所述铜氧基高温超导微米线上设置有金属纳米颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜氧基高温超导单光子探测器，其特征在于，包括自下到上依次设置的衬底、铜氧基高温超导微米线和介质薄膜反射镜，所述铜氧基高温超导微米线中设置有纳米孔阵列，所述铜氧基高温超导微米线上设置有金属纳米颗粒。


2.根据权利要求1所述的一种铜氧基高温超导单光子探测器，其特征在于，所述铜氧基高温超导微米线的材料为YBa2Cu3O7(YBCO)、Bi2Sr2Ca2Cu3O10(BSCCO)、HgBa2Ca2Cu3O8(HBCCO)中任一种。


3.根据权利要求1所述的一种铜氧基高温超导单光子探测器，其特征在于，所述铜氧基高温超导微米线中纳米孔阵列的占空比为0.1-0.8；优选的，所述铜氧基高温超导微米线中纳米孔阵列的占空比为0.5。


4.根据权利要求1所述的一种铜氧基高温超导单光子探测器，其特征在于，所述纳米孔阵列为周期性排列的纳米孔或者随机分布的纳米孔；所述纳米孔阵列中纳米孔的形状为正方形、矩形、椭圆形、圆形中和多边形中任一种；优选的，纳米孔阵列的周期为150-300nm；所述纳米孔的大小为50nm～500nm。


5.根据权利要求1所述的一种铜氧基高温超导单光子探测器，其特征在于，所述金属纳米颗粒的形状为金纳米球、金纳米棒、银纳米球、银纳米棒中的任一种；所述金属纳米颗粒的大小为20nm～200nm；优选的，所述金属纳米颗粒的大小为50nm。


6.根据权利要求1所述的一种铜氧基高温超导单光子探测器，其特征在于，所述铜氧基高温超导微米线的宽度为0.2μm～5μm，厚度为4nm～40nm；优选的，所述铜氧基高温超导微米线的宽度为1μm，厚度为4nm。


7.根据权利要求1所述的一种铜氧基高温超导单光子探测器，其特征在于，所述介质薄膜反射镜为交替...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，徐明升，侯雷，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37