一种具有纳米孔阵列的超导微米线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具有纳米孔阵列的超导微米线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、金属薄膜反射镜、介质层、超导微米线；衬底上超导微米线的占空比为20％‑80％，超导微米线中设置有纳米孔阵列，纳米孔内设置有金属纳米颗粒。该单光子探测器具有较大的超导微米线结构使得器件整体有效探测面积变大；通过超导微米线上制备纳米孔阵列，并在纳米孔内设置金属纳米颗粒，利用金属纳米颗粒的光场局域增强效应，大大提高了的入射光以及由金属薄膜反射镜反射回的光的吸收效率。

A single photon detector with nanohole array and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器及其制备方法
本专利技术涉及一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器及其制备方法，属于光探测

技术介绍
传统的超导纳米线单光子探测器件(SuperconductingNanowireSinglePhotonDetector，SNSPD)是一种重要的光子探测器，相比半导体探测器，SNSDP响应速度快，背景噪音低，时间抖动小，而且覆盖了从可见光到红外波段的单光子探测。SNSPD工作时，在低温环境中(<4K)处于超导态，同时加一偏置电流Ib(Ib略小于器件转换到正常态的转换电流Iswitch)。当单个光子或多个光子入射到器件中的超导纳米线上时，会拆散形成超导状态的库珀对电子，形成大量的热电子，热电子扩散形成局域热点，在偏置电流Ib的作用下，焦耳热使得纳米线形成有阻区，此时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功能。SNSPD已经逐步应用在量子通信、量子光学、光纤传感和生物单分子荧光光谱等重要科研、工程领域。目前超导纳米线单光子探测器件吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器，其特征在于，包括自下到上依次设置的衬底、金属薄膜反射镜、介质层、超导微米线；所述衬底上超导微米线的占空比为20％-80％，所述超导微米线中设置有纳米孔阵列，纳米孔内设置有金属纳米颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器，其特征在于，包括自下到上依次设置的衬底、金属薄膜反射镜、介质层、超导微米线；所述衬底上超导微米线的占空比为20％-80％，所述超导微米线中设置有纳米孔阵列，纳米孔内设置有金属纳米颗粒。


2.根据权利要求1所述的一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器，其特征在于，所述衬底上超导微米线的占空比为40％-60％；优选的，所述衬底上超导微米线的占空比为50％。


3.根据权利要求1所述的一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器，其特征在于，所述超导微米线的形状为直线或双螺旋曲线。


4.根据权利要求1所述的一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器，其特征在于，所述金属薄膜反射镜包括自下到上依次设置的第一薄膜层和第二薄膜层；第一薄膜层的材料为镍，第二薄膜层的材料为金、银、铝中的任一种。


5.根据权利要求1所述的一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器，其特征在于，所述超导微米线中纳米孔阵列的占空比为10％-80％；优选的，占空比为50％。


6.根据权利要求1所述的一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器，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方形、矩形、椭圆形、圆形中和多边形中任一种；优选的，所述纳米孔的大小为50nm～500nm。


7.根据权利要求1所述的一种具有纳米孔阵列的超导微米线单光子探测器，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。


8.根据权...

【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