宽谱超导纳米线单光子探测器件制造技术

本发明专利技术提供一种宽谱超导纳米线单光子探测器件，所述宽谱超导纳米线单光子探测器件包括：衬底；反射镜，位于所述衬底表面；叠层结构，位于所述反射镜表面；所述叠层结构中包括至少两层上下间隔排布的超导纳米线。本发明专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件通过在反射镜上设置包括至少两层上下间隔排布的超导纳米线的叠层结构，可以实现两层或多层超导纳米线的吸收，从而拓展所述宽谱超导纳米线单光子探测器件的高效吸收带宽，具有较高的吸收效率。

Wide spectrum superconducting nanowire single photon detection device

The invention provides a wide spectrum of superconducting nanowire single photon detector, the wide spectrum of superconducting nanowire single photon detector includes: a substrate; mirror is positioned on the surface of the substrate; a laminate structure is positioned on the mirror surface; the stacked layer structure comprises at least two layer of superconducting nanowire under the interval arrangement. The invention of the wide spectrum of superconducting nanowire single photon detector with laminated structure including at least two layer of superconducting nanowire under interval arrangement is arranged in the mirror, you can achieve two or more layers of superconducting nanowire absorption, high absorption bandwidth so as to expand the wide spectrum of superconducting nanowire Dan Guangzi detection devices. With higher absorption efficiency.

【技术实现步骤摘要】
宽谱超导纳米线单光子探测器件
本专利技术属于光探测
，涉及一种超导纳米线单光子探测器，特别是涉及一种宽谱超导纳米线单光子探测器件。
技术介绍
超导纳米线单光子探测器件(SuperconductingNanowireSinglePhotonDetector，SNSPD)是近年发展起来的新型单光子探测器件，可以实现可见光到近红外波段的高效单光子探测。由于其高量子效率、低暗计数、高探测速率、低时间抖动等优势，SNSPD已迅速应用于量子信息技术、激光通信、星地测距、生物荧光探测、深度成像等应用中。SNSPD主要采用低温超导超薄薄膜材料，比如NbN、Nb、NbTiN、WSi等。典型厚度约为5～10纳米，器件通常采用100纳米左右宽度的曲折纳米线结构。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。SNSPD在可见到近红外单一波长的高探测效率特性已经得到了充分的证明。但是SNSPD另外一个重要的优势，宽谱响应能力还未得到充分验证。而近红外波段宽谱响应的高性能单光子探测技术在荧光光谱、光学显微学、单光子成像以及大气环境监测等领域具有广泛的应用前景。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种宽谱超导纳米线单光子探测器件，用于解决现有技术中超导纳米线单光子探测器件存在的宽谱响应能力较差、高效吸收带宽较窄的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种宽谱超导纳米线单光子探测器件，所述宽谱超导纳米线单光子探测器件包括：衬底；反射镜，位于所述衬底表面；叠层结构，位于所述反射镜表面；所述叠层结构中包括至少两层上下间隔排布的超导纳米线。作为本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件的一种优选方案，所述叠层结构包括N层介质层及N层所述超导纳米线，其中，N为大于等于2的整数；N层所述介质层依次堆叠于所述衬底表面；所述超导纳米线位于与其对应层的所述介质层表面，且前N-1层所述超导纳米线分别被位于其上一层的所述介质层完全覆盖。作为本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件的一种优选方案，相邻两层所述超导纳米线之间的间距为10～100纳米。作为本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件的一种优选方案，所述超导纳米线的材料包括NbN、Nb、TaN、NbTiN或WSi。作为本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件的一种优选方案，各层所述超导纳米线上下对应设置。作为本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件的一种优选方案，所述超导纳米线为曲折蜿蜒形状。作为本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件的一种优选方案，所述超导纳米线的宽度为50～150纳米。作为本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件的一种优选方案，所述超导纳米线的厚度为5～10纳米。作为本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件的一种优选方案，所述衬底为硅衬底、MgO衬底或蓝宝石衬底。如上所述，本专利技术提供一种宽谱超导纳米线单光子探测器件，所述宽谱超导纳米线单光子探测器件包括：衬底；反射镜，位于所述衬底表面；叠层结构，位于所述反射镜表面；所述叠层结构中包括至少两层上下间隔排布的超导纳米线。本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件通过在反射镜上设置包括至少两层上下间隔排布的超导纳米线的叠层结构，可以实现两层或多层超导纳米线的吸收，从而拓展所述宽谱超导纳米线单光子探测器件的高效吸收带宽，具有较高的吸收效率。附图说明图1显示为本专利技术提供的宽谱超导纳米线单光子探测器件的纵截面结构示意图。图2显示为具有单层超导纳米线的超导纳米线单光子探测器件的纵截面结构示意图。图3显示为本专利技术提供的具有三层超导纳米线的宽谱超导纳米线单光子探测器件与单层超导纳米线的超导纳米线单光子探测器件的吸收效率对比图。元件标号说明10衬底11反射镜12叠层结构121介质层122超导纳米线具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。如图1所示，本实施例提供一种宽谱超导纳米线单光子探测器件，所述宽谱超导纳米线单光子探测器件包括：衬底10；反射镜11，所述反射镜11位于所述衬底10表面，具体的，所述反射镜11位于所述衬底10的上表面；叠层结构12，所述叠层结构12位于所述反射镜11表面，具体的，所述叠层结构12位于所述反射镜11远离所述衬底10的表面；所述叠层结构12中包括至少两层上下间隔排布的超导纳米线122。本专利技术的宽谱超导纳米线单光子探测器件通过在所述反射镜11上设置包括至少两层上下间隔排布的所述超导纳米线122的所述叠层结构12，可以实现两层或多层超导纳米线的吸收，从而拓展所述宽谱超导纳米线单光子探测器件的高效吸收带宽，具有较高的吸收效率。作为示例，所述衬底10包括硅衬底、MgO衬底或蓝宝石衬底，所述衬底10的厚度为300～500微米。在本实施例中，所述衬底10为硅衬底，其厚度为400微米。当然，其他种类的衬底10或厚度也可能适用于本专利技术，因此，并不限定于此处所列举的几种示例。作为示例，所述反射镜11的材料可以为Ag、Au或Al等；优选地，本实施例中，所述反射镜11的材料为Au，其厚度为100nm。当然，其它种类的反射材料及厚度也适用于本专利技术，并不限定于此。作为示例，所述叠层结构12包括N层介质层121及N层所述超导纳米线122，其中，N为大于等于2的整数；N层所述介质层121依次堆叠于所述衬底20表面；所述超导纳米线122位于与其对应层的所述介质层121表面，且前N-1层所述超导纳米线122分别被位于其上一层的所述介质层121完全覆盖；即如图3所示，图3中以N＝3作为示例，当然，在其他示例中，N还可以为大于等于2的任意整数；由图3可知，第一层所述介质层121位于所述反射镜11表面，第一层所述超导纳米线122位于第一层所述介质层121表面，第二层所述介质层121位于第一层所述介质层121表面且完全覆盖第一层所述超导纳米线122，第二层所超导纳米线122位于第二层所述介质层121表面，第三层所述介质层121位于第二层所述介质层121表面且完全覆盖第二层所述超导纳米线122，第三层所述超导纳米线122位于第三层所述介质层121表面。当N为大于3的整数时，所述介质层121及所述超导纳米线122以上述方式叠置形成所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽谱超导纳米线单光子探测器件，其特征在于，所述宽谱超导纳米线单光子探测器件包括：衬底；反射镜，位于所述衬底表面；叠层结构，位于所述反射镜表面；所述叠层结构中包括至少两层上下间隔排布的超导纳米线。

【技术特征摘要】
1.一种宽谱超导纳米线单光子探测器件，其特征在于，所述宽谱超导纳米线单光子探测器件包括：衬底；反射镜，位于所述衬底表面；叠层结构，位于所述反射镜表面；所述叠层结构中包括至少两层上下间隔排布的超导纳米线。2.根据权利要求1所述的宽谱超导纳米线单光子探测器件，其特征在于：所述叠层结构包括N层介质层及N层所述超导纳米线，其中，N为大于等于2的整数；N层所述介质层依次堆叠于所述衬底表面；所述超导纳米线位于与其对应层的所述介质层表面，且前N-1层所述超导纳米线分别被位于其上一层的所述介质层完全覆盖。3.根据权利要求1或2所述的宽谱超导纳米线单光子探测器件，其特征在于：相邻两层所述超导纳米线之间的间距为10～100纳米。4.根据权利要求1或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，尤立星，王勇，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，浙江赋同科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31