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《NbN超导纳米线单光子探测器在各种基体上的热点弛豫时间。》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： 郭文姣
  • 发布时间：2018-01-31

  • 热点弛豫时间(τth)是一个重要的参数定义的最大超导纳米线单光子探测器计数率(SNSPDs)。我们研究了τth NbN-based SNSPDs各种基质使用双光子检测方法基于pump-probe光谱技术。我们观察到,τth强烈增加与双光子增加偏置电流的检测机制。此外,最低热点弛豫时间(τth)由熔体温度最小值没有明显影响;这与之前报告的WSi SNSPDs不同。此外,一个强大的依赖(τth)最小的底物被发现。最低(τth)最小为11.6 ps SNSPDs由5.5 nm厚的NbN公司禁止在分别以(100),而最大(τth)分钟34.5 ps SNSPDs由7.5 nm厚的NbN公司禁止在Si(100)。我们提出了一个直接关联的值τth和程度的障碍电影NbN公司禁止种植在不同的基质。

    ——文章发布于2018年1月24日

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相关报告

  • 《突破 | 研究人员利用超导纳米线单光子探测器实现了红外波段的非视域成像》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2023-12-04
    • 新兴的非视域成像技术可以观测即使位于拐角处或墙后的物体。在一项新的研究成果中，研究人员利用一种新型探测器将这种方法从可见光波段扩展到近红外和中红外波长波段，这一进步对于无人驾驶车辆、机器人视觉、内窥镜和其他应用都特别有用。天津大学的Xiaolong Hu表示：“红外非视域成像可以帮助无人驾驶车辆检测和绕过直接不可见的障碍物，从而提高无人驾驶车辆的安全性和效率，使用近红外波段的光还可以帮助减少眼睛安全问题并降低背景噪音，从而有可能在白天进行更远距离的成像。”该成果是他的团队与天津大学的 Jingyu Yang 领导的团队合作完成的。研究人员首次展示了利用被称为超导纳米线单光子探测器的先进光传感组件进行的非视域成像。该探测器在X射线至中红外波长范围内具有单光子灵敏度，使研究人员能够将成像技术的光谱范围扩展到近红外和中红外波段（1560和1997纳米）。研究人员还开发了一种新的算法来进一步改善系统获得的图像。Hu说：“这一原理验证实验为更多研究机会和潜在应用打开了大门。将非视域成像推向中红外波段为许多应用带来了优势。除了改进机器人和车辆的导航之外，它还可以提高生物成像的信噪比。”该研究成果已经发表在《Optics Express》期刊上。 研究人员现已经将非视域成像技术从可见光波段扩展到近红外和中红外波段，该技术可以观测位于墙后的物体 打造一双敏感的眼睛 非视域成像技术利用光电探测器来探测视线外物体发射或反射的多束反射光。与激光雷达和摄影等传统视距成像技术不同，非视域成像检测到的光线非常微弱，因此这需要非常高灵敏度的探测器。Hu说：“我们设计并制造了一种超导纳米线单光子探测器，它可以作为一双非常灵敏的眼睛，可以看到隐藏在角落里的物体，该探测器在近红外和中红外光谱范围内的探测效率优于其他单光子探测器，这使得在更长波长下进行非视域成像成为可能。”超导纳米线单光子探测器基于单光子会破坏超导性的事实。这会产生可测量的电阻变化，从而可以高效地检测单个光子。在这项新工作中，研究人员制造了一个由40纳米宽的纳米线以分形图案排列的单光子探测器。这种图案在不同放大倍率下表现出相似的形状，使得有效检测所有偏振的光子成为可能。探测器被冷却至约 2 K（接近于绝对零度），这是实现超导性所必需的条件。 研究人员利用以分形图案排列的纳米线制造了一种超导纳米线单光子探测器，将成像技术的光谱范围扩展到近红外和中红外波段 红外成像 在证明他们的超导纳米线单光子探测器比 InGaAs/InP 单光子雪崩二极管具有更好的时间分辨率和更低的噪声后，研究人员使用新的探测器在1560 和 1997 nm 处进行了非视域成像。他们在两种波长下都实现了小于 2 厘米的空间分辨率。他们还表明，使用他们的新算法重建的图像比使用其他方法重建的图像具有显着较低的均方根误差（衡量与理想图像的偏差的指标）。研究人员现在正在努力扩展他们的工作，探索其他感兴趣的波长，并研究如何将多个超导纳米线单光子探测器排列成阵列，从而实现额外的功能。他们还想尝试使用他们的新系统在白天实现更远距离的非视域成像。
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  • 《美国研制出40万像素超导纳米线单光子相机》
    • 来源专题：集成电路
    • 编译者：李衍
    • 发布时间：2023-11-03
    • 10月26日，美国国家标准与技术研究院（NIST）在学术期刊《自然》上发表成果，制造出一款40万像素的超导纳米线单光子相机，分辨率是其他同类设备的400倍，有望用于天文观测、量子计算、生物医学成像等领域[1]。 NIST制造的超导纳米线单光子相机由超细纳米线网格组成，冷却至接近绝对零度，其中电子毫无阻力地移动（即超导特性），直到纳米线被光子击中后产生电阻变化。在超导纳米线单光子相机中，即使是单个光子所传递的能量也可以被检测到，因为它会“消除”纳米线网格上特定像素的超导特性，然后结合所有光子的所有位置和强度形成图像[2]。    过去50多年来，尽管超导相机在探测微弱电磁信号方面具有出色的灵敏度和速度，但在此之前还没有大阵列像素超导相机问世，原型演示也从未超过2万像素，超导单光子相机更是如此。第一个能够探测单光子的超导相机是在20多年前开发出来的[3]。从那时起，此类相机包含的像素不超过几千个，对于大多数应用来说极其有限。    构建具有大阵列像素的超导纳米线单光子相机极具挑战性，根本原因在于相机的每个超导组件都必须冷却到超低温才能正常工作，而将数十万（甚至数百万）像素阵列中的每个像素单独连接到冷却系统几乎是不可能的[4]。 NIST研究人员和美国科罗拉多大学博尔德分校、国家航空航天局喷气推进实验室合作克服了这一障碍，将来自许多像素的信号组合到几条室温读出电路线上。 超导线材的一般特性是允许电流自由流动直至达到某个最大“临界”电流。为了利用这种行为，研究人员向传感器施加了略低于最大值的电流。在这种情况下，即使单个光子撞击一个像素，也会破坏超导性。电流不再能够无阻力流过纳米线，而是被分流到连接每个像素的小型电阻加热元件，分流电流产生可快速检测的电信号。 借鉴现有技术，NIST研究团队还构建了具有交叉超导纳米线阵列的相机，形成多行和多列纳米线从而实现大规模的多路复用，能够一次测量来自整行或整列像素的信号，而不是记录每个单独像素的数据，从而大大减少了读出线的数量。每个像素——以单独的垂直和水平纳米线交叉点为中心的微小区域——由其所在的行和列唯一地定义。 该相机阵列由800个列探测器和500个行探测器组成，工作温度为0.8 K，阵列面积为4毫米×2.5毫米，分辨率为5微米×5微米，在370 nm和635 nm波长下达到了单位量子效率100%，计数速率为1.1×105次/秒，每个探测器的暗计数率为1.0×10-4次/秒（整个阵列对应0.13次/秒），可以识别短至50万亿分之一秒的信号到达时间差异。 NIST研究团队计划未来一年提高原型超导单光子相机的灵敏度，以便它可以捕获几乎所有入射的光子。这将使超导单光子相机能够解决诸如对太阳系之外的微弱星系或行星进行成像、测量光量子计算机中的光子以及生物医学近红外成像等低光工作场景任务。 NIST研究人员还表示，研发的室温读出电路技术可以很容易扩展到更大相机，具有数千万或数亿像素的超导单光子相机或将很快面世。 [1] https://www.nature.com/articles/s41586-023-06550-2 [2] https://www.cas.cn/kj/202310/t20231027_4982782.shtml?from=singlemessage [3] https://www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231025162952.htm [4] http://www.opticsjournal.net/News/PT231030000106eAgDj.html
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