超導納米線光學特性及其機制研究

《超導納米線光學特性及其機制研究》是依託南京大學，由張蠟寶擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超導納米線光學特性及其機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張蠟寶
• 依託單位：南京大學

項目摘要

超導納米線是超導單光子探測器(SSPD)核心組成部分，其光學特性是影響器件光子回響和檢測效率的關鍵因素之一。但目前其光學特性研究較少,特別是在電流偏置等條件下的光學特性尚無報導。 本項目擬研究不同溫度、偏置電流和外加磁場作用下超導納米線的反射、透射和吸收等光學特性。基於這些光學特性，結合低溫超導理論,探索超導納米線中庫伯對、非平衡載流子、熱點和磁通等對光學特性的影響，進而揭示超導體與光子相互作用的微觀機制。通過上述研究，有望獲得光子與超導體相互作用的物理規律，促進對SSPD光子回響機制的認識，推動新型SSPD器件研發。

結題摘要

超導納米線是超導單光子探測器(SSPD)器件核心組成部分，其光學特性是影響器件光子回響和性能的關鍵因素之一。目前超導納米線電學特性研究比較深入，但其光學特性研究較少。本項目在已有工藝和系統的基礎上，進一步最佳化材料和器件工藝，研製不同幾何結構的超導納米線。結合實驗數據和仿真結果, 系統研究了多種氮化鈮超導納米線探測器器件結構的光學特性。在背面對光結構中，採用雙面SiN的矽襯底結構的背面器件，其NbN的吸收效率比雙面熱氧化的矽襯底結構要高很多，可達99.3%，但與正面對光結構相比，頻寬都較小，不適用於寬譜回響。正面對光結構中，與Au鏡為反射鏡的正面器件相比，以DBR鏡為反射鏡的正面器件在犧牲部分頻寬寬度的情況下可以獲得更高的吸收效果，吸收率高達99.9%。NbN薄膜厚度從5nm開始逐漸增加時，各器件的吸收率均會隨之降低。這些結果為高效率器件的設計和研究提供了重要依據。