[發明專利]一種提高超導納米線吸收效率的結構

在審

• 申請號: 201810440709.1
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108666409A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 余旭濤;凌森銀;杜恒;唐路;陳鵬;張慧;張在琛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L39/06
• 分類號: H01L39/06;H01L39/08;H01L39/12;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 饒欣

本發明公開了一種提高超導納米線吸收效率的結構，包括由下往上設置的襯底、單層金屬薄膜、布拉格反射鏡和超導納米線；所述布拉格反射鏡為多個周期交替層疊的介質薄膜結構，周期數大于等于六。本發明的結構大大減少了布拉格反射鏡交替層疊的介質薄膜的周期數，使得單光子探測器結構緊湊且具有高的吸收效率。

技術領域

本發明涉及超導納米線單光子探測器領域，特別是涉及一種提高超導納米線吸收效率的結構。

背景技術

超導納米線單光子探測器是一種于2001年發明的新型單光子探測器件，在近紅外波段(780-2526nm)，超導納米線單光子探測器在量子效率、暗計數、探測速率和時間抖動等性能指標方面明顯優于其他種類的單光子探測器，目前超導納米線單光子探測器已被應用于量子密鑰分發、飛行時間深度測距應用和空地光通信等領域。

超導納米線單光子探測器的核心組件是用薄膜超導材料制備的納米線，應用較廣的薄膜超導材料有Nb、NbN、NbTiN和WSi等。超導納米線探測單光子探測器的工作原理是：當超導納米線工作在超導臨界溫度以下，且偏置電流略低于臨界電流時，單個紅外光子的入射，破壞了超導納米線中的庫珀對，從而形成了有阻熱點區域。之后，熱點區域迫使電流繞阻區流動，從而熱點周圍的電流密度增大，超過臨界電流密度，形成了橫跨納米線寬度的阻抗區域，顯然地由于阻抗的突然變化，在納米線兩端可形成輸出電壓脈沖。

專利CN 104091883A申請了一種基于正面入射、布拉格反射鏡的超導納米線單光子探測器結構，該結構若要獲得較高的反射率和較低的透射率，一般需要十幾個周期甚至更多的交替層疊的介質薄膜，這為工藝制備帶來了很大的復雜度。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種提高超導納米線吸收效率的結構，用于解決現有技術中超導納米線單光子探測器的結構復雜、吸收效率低、且襯底對吸收效率的影響等問題。

技術方案：為達到此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明所述的提高超導納米線吸收效率的結構，包括由下往上設置的襯底、單層金屬薄膜、布拉格反射鏡和超導納米線；所述布拉格反射鏡為多個周期交替層疊的介質薄膜結構，周期數大于等于六。

進一步，所述單層金屬薄膜的材料為Ta、Al、Cu、Au或Ag。

進一步，所述布拉格反射鏡每周期包括SiO₂薄膜層和Ta₂O₅薄膜層。

進一步，所述布拉格反射鏡中的各個薄膜層的厚度等于入射光在相應層的1/4等效波長。

進一步，所述襯底材料為Si、MgO或藍寶石。

有益效果：本發明公開了一種提高超導納米線吸收效率的結構，大大減少了布拉格反射鏡交替層疊的介質薄膜的周期數，使得單光子探測器結構緊湊且具有高的吸收效率。

附圖說明

圖1為本發明具體實施方式中的一種基于正面入射、提高超導納米線吸收效率的結構的超導納米線單光子探測器示意圖；

圖2為本發明具體實施方式中的超導納米線結構示意圖；

圖3為本發明具體實施方式中的基于提高超導納米線吸收效率的結構的單光子探測器的吸收效率與波長的關系示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明的技術方案作進一步的介紹。

本具體實施方式公開了一種提高超導納米線吸收效率的結構，如圖1所示，包括由下往上設置的襯底1、單層金屬薄膜2、布拉格反射鏡3和超導納米線4。布拉格反射鏡3為多個周期交替層疊的介質薄膜結構，周期數大于等于六。超導納米線4的材料為NbN，寬度為75納米，占空比為50％，厚度為8.5納米，其結構如圖2所示。