超導(dǎo)應(yīng)用成員：周渝孫振龍毛慶凱超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器（SNSPD）超導(dǎo)太赫茲探測(cè)器目錄直接檢測(cè)

STJ混頻檢測(cè)HEB超導(dǎo)應(yīng)用之SNSPD幾種探測(cè)器的比較探測(cè)器類型暗計(jì)數(shù)/Hz最大計(jì)數(shù)率/Hz時(shí)間抖動(dòng)工作溫度/KPNR近紅外PMT1%/1550nm200K10M300ps200K有InGaAs

APD10%/1550nm16K100M55ps240K有TES95%/1550nm3100K100ns0.1K有SNSPD3.5%/1550nm100100M60ps2.4K無SNSPD結(jié)構(gòu)Goltsman,G.,A.Korneev,etal.(2009).JournalofModernOptics56(15):1670-1680.Why？超導(dǎo)材料本身性質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)超導(dǎo)能隙小超導(dǎo)態(tài)和正常態(tài)差異大BCS能隙公式著名的BCS關(guān)于Tc的公式T=0K時(shí)，能隙氮化鈮(NiobiumNitride,NbN)薄膜,其Tc=17K，0K時(shí)能隙為5.15meV。對(duì)應(yīng)單個(gè)光子的波長(zhǎng)為240μm。隨著溫度接近Tc，能隙逐步降低，直至為0超導(dǎo)態(tài)和正常態(tài)電阻的變化結(jié)構(gòu)——蜿蜒納米線幾十納米寬度的超導(dǎo)線條事實(shí)上是有助于提高器件的探測(cè)效率的蜿蜒線結(jié)構(gòu)能夠增大超導(dǎo)納米線的面積，因而一定程度上提高探測(cè)效率唯像探測(cè)機(jī)理Gol’tsman,G.N.,O.Okunev,etal.(2001).AppliedPhysicsLetters79(6):705.Self-heating效應(yīng)可以簡(jiǎn)單看作是超導(dǎo)薄膜cooper對(duì)被拆散，變成準(zhǔn)粒子，形成一定的電阻。在偏置電流的作用下，不斷生成Joule熱的一種效應(yīng)。這種效應(yīng)實(shí)際上幫助了超導(dǎo)納米線阻態(tài)的形成，一定程度上有助于光子探測(cè)。Yang,J.K.W.,A.J.Kerman,etal.(2007).IeeeTransactionsonAppliedSuperconductivity17(2):581-585SNSPD中電流近似均勻分布London方程London穿透深度SNSPD薄膜厚度（3-4nm）等效電路模型直流特性Gol’tsman,G.N.,O.Okunev,etal.(2001).AppliedPhysicsLetters79(6):705.SNSPD光響應(yīng)Goltsman,G.,A.Korneev,etal.(2009).JournalofModernOptics56(15):1670-1680.不同光強(qiáng)，偏置下的響應(yīng)（1550nm）幾個(gè)表征參數(shù)量子效率（QE）檢測(cè)概率（Pd）計(jì)數(shù)率（ＣＲ）暗計(jì)數(shù)（DCR）時(shí)間抖動(dòng)（ＴＪ）超導(dǎo)應(yīng)用之THz探測(cè)器超導(dǎo)隧道結(jié)（STJ）STJ由一個(gè)三明治結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)-絕緣-超導(dǎo)薄膜組成此結(jié)構(gòu)不僅允許單電子(正常電子)通過還允許超導(dǎo)電子對(duì)(庫珀對(duì))通過。這個(gè)隧道效應(yīng)即所謂約瑟夫森效應(yīng)。隧道電流密度J和直流電壓V之間的關(guān)系：交流約瑟夫森效應(yīng)約瑟夫森效應(yīng)STJ太赫茲探測(cè)原理太赫茲波的直接檢波原理應(yīng)用的是照射電磁波時(shí)STJ的I-V特性的改變當(dāng)有輻射的時(shí)候，I-V曲線將改變，在能隙電壓周圍升起了類量子的臺(tái)階，間隙為hv/e。這是基于光子輔助隧道效應(yīng)的超導(dǎo)檢測(cè)器的獨(dú)特現(xiàn)象。熱電子熱輻射計(jì)（HEB）

HEB混頻器是由NbN超導(dǎo)微橋構(gòu)成，一般來說大小為1um*0.1um~4um*0.4um。NbN微橋的兩端連到一個(gè)高電導(dǎo)率的天線上，這個(gè)天線是用來從空間接收THz電磁波并把信號(hào)通過連接塊有效的耦合到超導(dǎo)微橋上的。HEB太赫茲探測(cè)原理當(dāng)微波輻照在微橋上時(shí)，庫珀對(duì)會(huì)被破壞，變成準(zhǔn)粒子狀態(tài)。對(duì)于超導(dǎo)體，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc附近，溫度對(duì)阻抗的影響十分巨大。這個(gè)THz電磁波照在超導(dǎo)微橋上的熱效應(yīng)產(chǎn)生地NbN薄膜的阻抗變化是THz混頻檢測(cè)的核心。當(dāng)本振信號(hào)