Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 9 » Статья стр. 1836
<<<
Многоэлементный однофотонный детектор большой площади
Российский научный фонд, Конкурс 2024 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными, 24-72-10105
Солдатенкова М.Д.1,2, Ломакин А.И.2, Святодух С.С.1,2,3, Титова Н.А.2, Баева Э.М.1,2, Колбатова А.И.2, Гольцман Г.Н.1,2,4,3
1Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", Москва, Россия
2Московский Педагогический Государственный Университет, Москва, Россия
3ООО "Сверхпроводниковые нанотехнологии", Москва, Россия
4Российский квантовый центр, Москва, Россия
Email: msoldatenkova@hse.ru
Поступила в редакцию: 22 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 22 апреля 2025 г.
Принята к печати: 22 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 21 августа 2025 г.
PDF версия
Новые области применения сверхпроводниковых однофотонных детекторов повышают требования к большой активной площади детекторов. Разработан дизайн и изготовлен 12-пиксельный NbN-детектор с большой активной областью и с шириной полоски 500 nm и размером активной площади 45x50 μm , что подходит для согласования с многомодовым оптоволокном. Исследованы вольт-амперные характеристики и определен критический ток образца Ic. Это значение было сопоставлено с максимально возможным теоретическим значением тока распаривания Idep. Благодаря дизайну многоэлементного NbN-детектора, исключающему влияние эффекта сгущения тока, большинство исследуемых образцов продемонстрироваали значение Ic/Idep, превышающее 0.7. Результаты показали, что большинство пикселей на исследуемом многоэлементном детекторе способны детектировать одиночные фотоны. Ключевые слова: сверхпроводниковые однофотонные детекторы, сверхпроводимость, критический ток сверхпроводника, шунтирующий резистор, вольт-амперные характеристики.
  1. G.N. Goltsman, O. Okunev, G. Chulkova, A. Lipatov, A. Semenov, K. Smirnov, B. Voronov, A. Dzardanov, C. Williams, R. Sobolewski. Appl. Phys. Lett., 79 (6), 705 (2001). DOI: 10.1063/1.1388868
  2. G. Goltsman, A. Korneev, A. Divochiy, O. Minaeva, M. Tarkhov, N. Kaurova, V. Seleznev, B. Voronov, O. Okunev, A. Antipov, K. Smirnov, Yu. Vachtomin, I. Milostnaya, G. Chulkova. J. Modern Optics, 56 (15), 1670 (2009). DOI: 10.1080/09500340903277750
  3. B.A. Korzh, Q.-Y. Zhao, S. Frasca, J.P. Allmaras, T.M. Autry, E.A. Bersin, M. Colangelo, G.M. Crouch, A.E. Dane, T. Gerrits, F. Marsili, G. Moody, E. Ramirez, J.D. Rezac, M.J. Stevens, E.E. Wollman, D. Zhu, P.D. Hale, K.L. Silverman, R.P. Mirin, S.W. Nam, M.D. Shaw, K.K. Berggren. Nat. Photonics, 14, 250 (2020). DOI: 10.1038/s41566-020-0589-x
  4. I.E. Zadeh, J.W.N. Los, R.B.M. Gourgues, J. Chang, A.W. Elshaari, J.R. Zichi, Y.J. van Staaden, J.P.E. Swens, N. Kalhor, A. Guardiani, Y. Meng, K. Zou, S. Dobrovolskiy, A.W. Fognini, D.R. Schaart, D. Dalacu, P.J. Poole, M.E. Reimer, X. Hu, S.F. Pereira, V. Zwiller, S.N. Dorenbos. ACS Photonics, 7, 1780 (2020). DOI: 10.1021/acsphotonics.0c00433
  5. J. Chiles, I. Charaev, R. Lasenby, M. Baryakhtar, J. Huang, A. Roshko, G. Burton, M. Colangelo, K. Van Tilburg, A. Arvanitaki, S.W. Nam, K.K. Berggren. Phys. Rev. Lett., 128 (23), 231802 (2022). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.231802
  6. S. Wang, Z.Q. Yin, D.Y. He, W. Chen, R.Q. Wang, P. Ye, Y. Zhou, G.J. Fan-Yuan, F.X. Wang, W. Chen, Y.G. Zhu, P.V. Morozov, A.V. Divochiy, Z. Zhou, G.C. Guo, Z.F. Han. Nature Рhotonics, 16 (2), 154 (2022). DOI: 10.1038/s41566-021-00928-2
  7. Y. Hochberg, I. Charaev, S.W. Nam, V. Verma, M. Colangelo, K.K. Berggren. Phys. Rev. Lett., 123 (15), 151802 (2019). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.151802
  8. F. Xia, M. Gevers, A. Fognini, A.T. Mok, B. Li, N. Akbari, I.E. Zadeh, J.Q. Dregely, C. Xu. ACS Photonics, 8 (9), 2800 (2021). DOI: https://doi.org/10.1364/CLEO_AT.2021.AM3C.6
  9. Y. Guan, H. Li, L. Xue, R. Yin, L. Zhang, H. Wang, G. Zhu, L. Kang, J. Chen, P. Wu. Opt. Laser Eng., 156, 107102 (2022). DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2022.107102
  10. E.E. Wollman, J.P. Allmaras, A.D. Beyer, B. Korzh, M.C. Runyan, L. Narvaez, W.H. Farr, F. Marsili, R.M. Briggs, G.J. Miles, M.D. Shaw. Opt. Express, 32 (27), 48185 (2024). DOI: https://doi.org/10.1364/OE.541425
  11. S. Steinhauer, S. Gyger, V. Zwiller. Appl. Phys. Lett., 118 (10), 100501 (2021). DOI: https://doi.org/10.1063/5.0044057
  12. J. Huang, W. Zhang, L. You, C. Zhang, C. Lv, Y. Wang, X. Liu, H. Li, Z. Wang. Supercond. Sci. Technol., 31 (7), 074001 (2018). DOI: 10.1088/1361-6668/aac180
  13. I. Craiciu, B. Korzh, A.D. Beyer, A. Mueller, J.P. Allmaras, L. Narvaez, M. Spiropulu, B. Bumble, T. Lehner, E.E. Wollman, M.D. Shaw. Optica, 10 (2), 183 (2023). DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2210.11644
  14. W. Zhang, J. Huang, W. Zhang, L. You, C. Lv, L. Zhang, H. Li, Z. Wang, X. Xie. IEEE Transactions Appl. Superconductivity, 29 (5), 1 (2019). DOI: 10.1109/TASC.2019.2895621
  15. L. Stasi, T. Taher, G.V. Resta, H. Zbinden, R. Thew, F. Bussi\`eres. arXiv preprint arXiv:2406.15312 (2024)
  16. G.V. Resta, L. Stasi, M. Perrenoud, S. El-Khoury, T. Brydges, R. Thew, H. Zbinden, F. Bussi\`eres. Nano Lett., 23 (13), 6018 (2023). DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01228
  17. F. Grunenfelder, A. Boaron, M. Perrenoud, G.V. Resta, D. Rusca, C. Barreiro, R. Houlmann, R. Sax, L. Stasi, S. El-Khoury, E. Hanggi, N. Bosshard, F. Bussieres, H. Zbinden. Nature Рhotonics, 17, 422 (2023). DOI: https://doi.org/10.1038/s41566-023-01168-2
  18. C. Pena, C. Wang, S. Xie, A. Bornheim, M. Barri a, C.S. Marti n, V. Vega, A. Apresyan, E. Knehr, B. Korzh, L. Narvaez, S. Patel, M. Shaw, M. Spiropulu. arXiv preprint arXiv:2410.00251 (2024)
  19. M. Perrenoud, M. Caloz, E. Amri, C. Autebert, C. Schunenberger, H. Zbinden, F. Bussi\`eres. Supercond. Sci. Technol., 34 (2), 024002 (2021)
  20. D.Yu. Vodolazov. Phys. Rev. Appl., 7, 034014 (2017). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.7.034014
  21. Y. Korneeva, D.Yu. Vodolazov, A.V. Semenov, I. Florya, N. Simonov, E. Baeva, A.A. Korneev, G.N. Goltsman, T.M. Klapwijk. Phys. Rev. Appl., 9 (6), 064037 (2018). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.9.064037
  22. G.Z. Xu, W.J. Zhang, L.X. You, Y.Z. Wang, J.M. Xiong, D.H. Fan, L. Wu, H.Q. Yu, H. Li, Z. Wang. Opt. Express, 31 (10), 16348 (2023). DOI: 10.1364/OE.487024
  23. J.S. Luskin, E. Schmidt, B. Korzh, A.D. Beyer, B. Bumble, J.P. Allmaras, A.B. Walter, E.E. Wollman, L. Narvaez, V.B. Verma, S.W. Nam, I. Charaev, M. Colangelo, K.K. Berggren, C. Pena, M. Spiropulu, M.G. Sciveres, S. Derenzo, M.D. Shaw. Appl. Phys. Lett., 122 (24), 243506 (2024). DOI: https://doi.org/10.1063/5.0150282
  24. A.J. Kerman, J.K.W. Yang, R.J. Molnar, E.A. Dauler, K.K. Berggren. Phys. Rev. B-Condensed Matter Mater. Phys., 79 (10), 100509 (2009). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.79.100509
  25. M.W. Brenner, D. Roy, N. Shah, A. Bezryadin. Phys. Rev. B-Condensed Matter Mater. Phys., 85 (22), 224507 (2012). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.224507
  26. H.L. Hortensius, E.F.C. Driessen, T.M. Klapwijk, K.K. Berggren, J.R. Clem. Appl. Phys. Lett., 100 (18), 182602 (2012). DOI: https://doi.org/10.1063/1.4711217
  27. Yu.P. Korneeva, N.N. Manova, M.A. Dryazgov, N.O. Simonov, Ph.I. Zolotov, A.A. Korneev. Supercond. Sci. Technol., 34 (8), 084001 (2021). DOI: 10.1088/1361-6668/ac0950
  28. J.R. Clem, V.G. Kogan. Phys. Rev. B, 86, 174521 (2012). DOI: 10.1103/PhysRevB.86.174521
  29. A. Semenov, B. Gunther, U. Bottger, H. Hubers, H. Bartolf, A. Engel, A. Schilling, K. Ilin, M. Siegel, R. Schneider, D. Gerthsen, N. Gippius. Phys. Rev. B, 80, 054510 (2009). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.054510

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme