[發明專利]超導納米線單光子探測器及其制備方法有效
| 申請號： | 202010958801.4 | 申請日： | 2020-09-14 |
| 公開（公告）號： | CN112050935B | 公開（公告）日： | 2022-06-24 |
| 發明（設計）人： | 李浩;張文英;尤立星;王鎮;謝曉明 | 申請（專利權）人： | 中國科學院上海微系統與信息技術研究所 |
| 主分類號： | G01J1/44 | 分類號： | G01J1/44;B82Y15/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 上海泰博知識產權代理有限公司 31451 | 代理人： | 錢文斌 |
| 地址： | 200050 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 導納 米線 光子 探測器 及其 制備 方法 | ||
1.一種超導納米線單光子探測器，其特征在于，包括：
襯底；
反射層，位于所述襯底表面；
探測層，位于所述反射層表面，用于探測光子，所述探測層包括若干層超導納米線單元，所述超導納米線單元包括超導納米線條；
匹配層，至少位于所述超導納米線單元表面且包覆所述超導納米線單元的裸露表面，至少用于降低偏振敏感度；所述匹配層構成光柵結構，其中，所述光柵結構的橫截面呈波浪形狀，所述波浪形狀的波峰位于所述超導納米線條上方，所述波浪形狀的波谷位于所述超導納米線條之間，且所述匹配層和所述光柵結構用于改變設定波長范圍內的偏振光的吸收峰所對應的波長，使得至少兩個所述偏振光在所述設定波長范圍內形成共振吸收峰。
2.根據權利要求1所述的超導納米線單光子探測器，其特征在于，所述超導納米線條在與所述反射層表面平行的平面上曲折蜿蜒；所述光柵結構的橫截面呈波浪形狀，所述波浪形狀的波峰位于所述超導納米線條上方，所述波浪形狀的波谷位于所述超導納米線條之間。
3.根據權利要求1所述的超導納米線單光子探測器，其特征在于，當待探測光子的中心波長為1550nm時，匹配層的厚度在100nm-300nm之間。
4.根據權利要求1所述的超導納米線單光子探測器，其特征在于，所述探測層中設有多層所述超導納米線單元，相鄰層的所述超導納米線單元之間設置有隔離層。
5.根據權利要求4所述的超導納米線單光子探測器，其特征在于，所述隔離層的材料包括Si、SiO2、Ta2O5或AlN中的至少一種，所述超導納米線單元的材料包括NbN、Nb、NbTiN、WSi或MoSi中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的超導納米線單光子探測器，其特征在于，所述匹配層的材料包括Si、Ta2O5、SiO、TiO2或AlN中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的超導納米線單光子探測器，其特征在于，通過所述匹配層的折射率控制所述超導納米線單元的吸收率，通過所述匹配層的厚度控制所述超導納米線單元在設定波長范圍內對偏振光的吸收峰的位置。
8.根據權利要求1-7任一項所述的超導納米線單光子探測器，其特征在于，所述匹配層的折射率與所述超導納米線單元的折射率之間的差值小于1。
9.一種超導納米線單光子探測器的制備方法，其特征在于，包括：
提供襯底；
在所述襯底表面上制備出反射層；
在所述反射層表面上制備出探測層，所述探測層包括若干層超導納米線單元，所述超導納米線單元包括超導納米線條；
在所述探測層表面上制備出匹配層，所述匹配層至少位于所述超導納米線單元表面且包覆所述超導納米線單元的裸露表面，至少用于降低所述超導納米線單元的偏振敏感度；所述匹配層構成光柵結構，其中，所述光柵結構的橫截面呈波浪形狀，所述波浪形狀的波峰位于所述超導納米線條上方，所述波浪形狀的波谷位于所述超導納米線條之間，且所述匹配層和所述光柵結構用于改變設定波長范圍內的偏振光的吸收峰所對應的波長，使得至少兩個所述偏振光在所述設定波長范圍內形成共振吸收峰。
10.根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，在所述反射層表面制備出探測層包括：
在所述反射層表面上制備出超導層；
在所述超導層表面上制備出隔離層；
在所述隔離層表面上制備出所述超導層；
對所述超導層與所述隔離層進行蝕刻，將所述超導層與所述隔離層上蝕刻為一體結構，形成所述超導納米線單元，從而形成所述探測層。
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