单光子探测器的性能表征分析

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-06 阅读:738

  Ti的刻蚀可以选择使用反应离子刻蚀技术(reactiveionetching,RIE)或者采用一定浓度的氢氟酸(HF)进行湿法腐蚀。

  Au和Pd可以采用干法刻蚀,Au也可采用碘化钾和碘的混合溶液(KI/I2)来湿法腐蚀。接下来是制备TES所需的超导引线以及芯片周围的焊盘,引线和焊盘一般采用超导铌(Nb)或铝(Al)材料来实现。二者的Tc值分别为9.5和1.1K,在探测器几百mK的工作温度下是完全超导的。引线和焊盘通常为同一层,厚度在100—150nm之间,该层一般采用溅射方法生长并使用剥离技术完成图形化。图4展示了日本产业技术综合研究所(AIST)研究小组制备的2种不同尺寸的4个TiTES单光子探测器,每个TES由两根超导Nb引线实现电连接,其中叉指结构的作用是方便光学对准。

  超导TES单光子探测器性能表征所用的典型测试系统,其中包括TES的偏置和读出电路,以及光脉冲产生和耦合系统。探测器芯片一般被固定在制冷机的mK温区上,使芯片的衬底温度等于mK温区的温度,由衬底最终提供探测器正常工作时所需要的热沉温度Tb.TES正常工作时所需要的电压偏置由室温电流源提供的偏置电流Ib流过低温下与TES支路并联的电阻Rb来实现。Rb的阻值通常在m量级,远小于TES在工作点处的阻值RTES(RbRTES)。根据分流原理,此时TES两端的电压Vb=Ib.Rb,即提供探测器正常工作所需要的电压偏置。TES的电流是通过一个输入线圈Lin与其串联、工作在磁通锁定环路(ux-lockedloop,FLL)的SQUID放大器来读出的。该类型放大器的灵敏度很高,等效输入电流噪声可以低至几个pA/Hz1/2量级,并且容易与低阻TES实现阻抗匹配。n个光子引起的TES阻值变化量?R非常小,为了方便探测到因电阻变化引起的电流变化量I、电阻Rb、SQUID输入线圈Lin以及TES构成的环路内的电连接是通过铌钛(NbTi)合金超导线实现的。

标签: 表征
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