超导NbTiN纳米线单光子探测器的薄膜材料和器件物理

项目名称： 超导NbTiN纳米线单光子探测器的薄膜材料和器件物理

项目编号： No.61401441

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 张伟君

作者单位： 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

项目金额： 27万元

中文摘要： 超导纳米线单光子探测器（SNSPD）对短波红外光子的探测展现出极好的性能，在高速的光通信，量子信息处理，飞行时间测距等领域具有重要的应用前景。然而，进一步提升SNSPD的性能是十分迫切的。如何在保证高探测效率的同时，实现高计数率的器件是目前研究的热点。与传统的NbN材料相比，NbTiN被认为是实现这一目标的合适材料。我们建议从NbTiN薄膜材料出发，器件设计和制备为实现手段，针对器件的本征探测效率、计数率这两个相互关联的物理量开展细致研究。具体研究内容包括：（1）薄膜组分比对超导特性的影响及其可控制备；（2）薄膜组分比对本征探测效率、计数率的影响规律；（3）在光子探测过程中电热弛豫时间的相互关系。本项目有望加深对SNSPD探测机理的认识，特别是对本征探测效率、电热弛豫时间的理解；同时为实现高效、高速SNSPD提供参考。

中文关键词： NbTiN薄膜；超导纳米线单光子探测器（SNSPD）；探测效率；最大计数率；热-电弛豫时间

英文摘要： Superconducting nanowire single photon detector (SNSPD) exhibits high performances in detection of short-wave infrared photons. SNSPD has significant applications in high speed optical communication, quantum information processing, time-of-flight depth ra

英文关键词： NbTiN thin film；superconducting nanowire single-photon detector；detection efficiency；maximal counting rate；thermal-electrical relaxation time