先進(jìn)制造方法推動(dòng)高性能光子探測器技術(shù)進(jìn)步

從高速通信到量子計(jì)算和傳感，光的探測、傳輸和操控（光子）已經(jīng)徹底改變了現(xiàn)代電子學(xué)。這些系統(tǒng)的核心是光子探測器，它們能夠探測和測量光子。 Mi<*6j0  
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其中一種值得注意的類型是超導(dǎo)納米線單光子探測器（SNSPD）。SNSPD利用超薄超導(dǎo)導(dǎo)線，當(dāng)光子撞擊時(shí)，這些導(dǎo)線會(huì)迅速從超導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮锠顟B(tài)，從而實(shí)現(xiàn)超快速探測。  I8:"h  
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這些探測器中的導(dǎo)線以皮亞諾弧形分形圖案排列，這種圖案在不同尺度上保持一致。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)使得探測器能夠探測光子，無論其方向或極化（光子電場的方向）如何。由于這些優(yōu)勢，弧形分形SNSPD（AF SNSPD）在光探測和測距、量子計(jì)算和量子通信等應(yīng)用中至關(guān)重要。  h=:*7>}  
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在2024年12月25日發(fā)表于《IEEE量子電子學(xué)精選期刊》的一項(xiàng)研究中，中國天津大學(xué)的胡小龍教授和鄒凱博士提供了制造高質(zhì)量AF SNSPD的全面指南。論文概述了構(gòu)建這些探測器所需的材料和技術(shù)，并解決了與其復(fù)雜分形設(shè)計(jì)相關(guān)的挑戰(zhàn)。 l DgzM3  
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胡教授說：“本文旨在介紹高性能分形SNSPD的納米和微米制造進(jìn)展，特別強(qiáng)調(diào)這些設(shè)備成功的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)”。 Ni&,g  
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AF SNSPD由三個(gè)部分組成：用于光子探測的納米線、用于捕獲光子的光學(xué)微腔，以及容納探測器并將其與光纖對(duì)齊的鑰匙孔形芯片。 :U7;M}0
 
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制造過程首先通過離子束輔助沉積（IBD）在硅晶片上涂覆六層或八層交替的二氧化硅（SiO2）和氧化鉭（Ta2O5）來創(chuàng)建光學(xué)微腔，形成底部分布式布拉格反射器，然后添加SiO2缺陷層。 TeOFAIU  
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接下來，使用反應(yīng)磁控濺射在缺陷層上沉積9納米厚的氮化鈮鈦（NbTiN）超導(dǎo)薄膜，形成光子敏感表面。然后通過光刻和剝離工藝在該表面上制造鈦-金電極。 HW^{