《用於太赫茲(THz)天文觀測的超導躍遷邊緣探測器(TES)研究》是依託中國科學技術大學，由周幸祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：用於太赫茲(THz)天文觀測的超導躍遷邊緣探測器(TES)研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周幸祥
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
超導躍遷邊緣(TES)探測器是近年發展起來的一種可用於太赫茲天文成像的極其靈敏的非相干輻射探測技術，目前已經廣泛套用在國際上新一代的大型天文觀測平台和項目中。由於我國目前尚未掌握這項技術，及時開展這方面的研究對我國未來天文科學事業的發展意義重大。在本項目中，我們將在前期工作的基礎上，深入鑽研TES器件的電子學建模、TES電路的設計、器件參數和電路偏置的最佳化、以及TES成像陣列的多路復用技術等當前TES探測器領域的前沿問題，並實際製備和表征TES器件，探索改善製備工藝，提高器件性能的技術要點和關鍵方法。通過本項目的實施，全面掌握TES器件和電路的設計、製備及表征技術，發展出具有自己思想的TES成像系統和陣列的設計仿真方法，開發出基於這些思想的大規模TES電路的EDA設計工具，對領域的發展產生積極的影響，並製備成功和實驗演示具有優良熱學電學性能的TES器件單元。
結題摘要
超導轉變邊緣探測器(TES)是近年發展起來的一種先進非相干輻射探測技術，其工作原理基於探測器在超導轉變區間內的電阻對微弱輻射產生的熱量高度敏感，可用於探測從毫米亞毫米波、太赫茲、紅外、可見光，直到X射線廣泛頻域內的電磁輻射信號。由於其極高的靈敏度，在環境監控、天文觀測、量子信息、高能物理等領域裡有重要套用。就天文領域而言，它在科技已開發國家已經實際套用於宇宙微波背景輻射漲落測量，以及對X射線源的觀測，處於天文觀測技術的最前沿。在本項目立項之前，我國TES的研究剛剛起步，因而本項目的實施對發展我國天文觀測技術，追趕國際先進水平有積極意義。在本項目中，我們深入鑽研並切實掌握了TES探測器的製備工藝、表征技術、測試方法，並且與清華大學微電子所合作，利用自己製備的器件和自主研製的測試系統在國內首次實驗演示了TES探測器對模擬光信號的測量。我們還創造性地開展了TES探測器電路仿真和電熱行為預測的研究，在領域內首次引入現代積體電路的設計方法和仿真工具用於TES器件的建模和電路的仿真，極大提高了TES行為預測的精確度和可靠性，使得通過仿真手段最佳化TES器件的參數選擇和電路設計成為可能，並與義大利國家度量技術研究院合作，實驗驗證了我們研究結果的正確性。在對大規模TES探測器陣列至關重要的頻域多路復用技術的研究方面，我們首次正確地分析了交流偏置TES電路的行為，糾正了以往研究結果中的錯誤和局限，發展了交流偏置TES電路的仿真方法和工具。通過本項目的實施，我們不僅完全掌握了TES探測器的製備和表征、測試技術，也通過創造性的工作，對TES探測器的最佳化方法、多路復用等重要技術的發展做出了自己原創性的貢獻，從而為今後更深入的研究開創了良好的局面。
