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超导纳米线多光子响应特性研究

周渝 张蜡宝 郏涛 赵清源 顾敏 邱健 康琳 陈健 吴培亨

超导纳米线多光子响应特性研究

周渝, 张蜡宝, 郏涛, 赵清源, 顾敏, 邱健, 康琳, 陈健, 吴培亨
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  • 研究了超导单光子探测器器件超导纳米线的多光子响应特性. 在温度3.5 K 实验测量了纳米线器件直流特性和光子响应概率对多光子脉冲信号的响应特性. 实验表明, 器件超导转变电流随光辐照强度的增加而减小;在多光子脉冲信号下, 器件响应的光子数随偏置电流减小而增加. 同时基于量子光学和器件Hotspot理论半定量分析了该多光子响应的机制.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00200); 国家高技术研究发展计划(批准号: 2011AA010204)和国家自然科学基金(批准号: 61101012)资助的课题.
    [1]

    Gol'tsman G N, Okunev O, Chulkova G, Lipatov A, Semenov A, Smirnov K, Voronov B, Dzardanov A, Williams C, Sobolewski R 2001 Appl. Phys. Lett. 79 705

    [2]

    Yan Z Z, Akhlaghi M K, Orgiazzi J L, Majedi A H 2009 J. Mod. Opt. 56 380

    [3]

    Zhang L, Zhao Q, Zhong Y, Chen J, Cao C, Xu W, Kang L, Wu P, Shi W 2009 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 97 187

    [4]

    Hofherr M, Rall D, Ilin K, Siegel M, Semenov A, Hübers H W, Gippius N A 2010 J. Appl. Phys. 108 014507

    [5]

    Zhang L B, Zhong Y Y, Kang L, Chen J, Ji Z M, Xu W W, Cao C H 2009 Chin. Sci. Bull. 54 2150

    [6]

    Zhao Q, Zhang L, Jia T, Kang L, Xu W, Chen J, Wu P 2011 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 104 673

    [7]

    Korneev A, Lipatov A, Okunev O, Chulkova G, Smirnov K, Gol'tsman G, Zhang J, Slysz W, Verevkin A, Sobolewski R 2003 Microelectron. Eng. 69 274

    [8]

    Sobolewski R, Verevkin A, Gol'tsman G N, Lipatov A, Wilsher K 2003 IEEE Trans. Appl. Supercond. 13 1151

    [9]

    Zhang J, Boiadjieva N, Chulkova G, Deslandes H, Gol'tsman G N, Korneev A, Kouminov P, Leibowitz A, Lo W, Malinsky R, Okunev O, Pearlman A, Slysz W, Smirnov K, Tsao C, Verevkin A, Voronov B, Wilsher K, Sobolewski R 2003 Electron. Lett. 39 1086

    [10]

    Takesue H, Nam S W, Zhang Q, Hadfield R H, Honjo T, Tamaki K, Yamamoto Y 2007 Nat. Photonics 1 343

    [11]

    Wang Z, Zhao X J, He M, Zhou T G, Yue H W, Yan S L 2010 Acta Phys. Sin. 59 3481 (in Chinese) [王争, 赵新杰, 何明, 周铁戈, 岳宏卫, 阎少林 2010 物理学报 59 3481]

    [12]

    Zinoni C, Alloing B, Li L H, Marsili F, Fiore A, Lunghi L, Gerardino A, Vakhtomin Y B, Smirnov K V, Gol'tsman G N 2007 Appl. Phys. Lett. 96 089901

    [13]

    Hu X L, Holzwarth C W, Masciarelli D, Dauler E A, Berggren K K 2009 IEEE Trans. Appl. Supercond. 19 336

    [14]

    Bitauld D, Marsili F, Gaggero A, Mattioli F, Leoni R, Nejad S J, Levy F, Fiore A 2010 Nano Lett. 10 2977

    [15]

    Divochiy A, Marsili F, Bitauld D, Gaggero A, Leoni R, Mattioli F, Korneev A, Seleznev V, Kaurova N, Minaeva O, Gol'tsman G, Lagoudakis K G, Benkhaoul M, Levy F, Fiore A 2008 Nat. Photonics 2 302

    [16]

    Ejrnaes M, Casaburi A, Quaranta O, Marchetti S, Gaggero A, Mattioli F, Leoni R, Pagano S, Cristiano R 2009 Supercond. Sci. Technol. 22 055006

    [17]

    Ejrnaes M, Cristiano R, Quaranta O, Pagano S, Gaggero A, Mattioli F, Leoni R, Voronov B, Gol'tsman G 2007 Appl. Phys. Lett. 91 262509

    [18]

    Cheng N, Huang G F, Wang J D, Wei Z J, Guo J P, Liao C J, Liu S H 2010 Acta Phys. Sin. 59 5338 (in Chinese) [程楠, 黄刚锋, 王金东, 魏正军, 郭健平, 廖常俊, 刘颂豪 2010 物理学报 59 5338]

    [19]

    Semenov A D, Haas P, Gunther B, Hubers H W, Il'in K, Siegel M 2008 J. Low Temp. Phys. 151 564

    [20]

    Santavicca D F, Reulet B, Karasik B S, Pereverzev S V, Olaya D, Gershenson M E, Frunzio L, Prober D E 2010 Appl. Phys. Lett. 96 083505

    [21]

    Jahanmirinejad S, Fiore A 2012 Opt. Express 20 5017

    [22]

    Zhang L, Kang L, Chen J, Zhong Y, Zhao Q, Jia T, Cao C, Jin B, Xu W, Sun G, Wu P 2011 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 102 867

    [23]

    Zhang L B, Kang L, Chen J, Zhao Q Y, Jia T, Xu W W, Cao C H, Jin B B, Wu P H 2011 Acta Phys. Sin. 60 038501 (in Chinese) [张蜡宝, 康琳, 陈健, 赵清源, 郏涛, 许伟伟, 曹春海, 金飚兵, 吴培亨 2011 物理学报 60 038501]

    [24]

    Mattioli F, Leoni R, Gaggero A, Castellano M G, Carelli P, Marsili F, Fiore A 2007 J. Appl. Phys. 101 054302

  • [1]

    Gol'tsman G N, Okunev O, Chulkova G, Lipatov A, Semenov A, Smirnov K, Voronov B, Dzardanov A, Williams C, Sobolewski R 2001 Appl. Phys. Lett. 79 705

    [2]

    Yan Z Z, Akhlaghi M K, Orgiazzi J L, Majedi A H 2009 J. Mod. Opt. 56 380

    [3]

    Zhang L, Zhao Q, Zhong Y, Chen J, Cao C, Xu W, Kang L, Wu P, Shi W 2009 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 97 187

    [4]

    Hofherr M, Rall D, Ilin K, Siegel M, Semenov A, Hübers H W, Gippius N A 2010 J. Appl. Phys. 108 014507

    [5]

    Zhang L B, Zhong Y Y, Kang L, Chen J, Ji Z M, Xu W W, Cao C H 2009 Chin. Sci. Bull. 54 2150

    [6]

    Zhao Q, Zhang L, Jia T, Kang L, Xu W, Chen J, Wu P 2011 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 104 673

    [7]

    Korneev A, Lipatov A, Okunev O, Chulkova G, Smirnov K, Gol'tsman G, Zhang J, Slysz W, Verevkin A, Sobolewski R 2003 Microelectron. Eng. 69 274

    [8]

    Sobolewski R, Verevkin A, Gol'tsman G N, Lipatov A, Wilsher K 2003 IEEE Trans. Appl. Supercond. 13 1151

    [9]

    Zhang J, Boiadjieva N, Chulkova G, Deslandes H, Gol'tsman G N, Korneev A, Kouminov P, Leibowitz A, Lo W, Malinsky R, Okunev O, Pearlman A, Slysz W, Smirnov K, Tsao C, Verevkin A, Voronov B, Wilsher K, Sobolewski R 2003 Electron. Lett. 39 1086

    [10]

    Takesue H, Nam S W, Zhang Q, Hadfield R H, Honjo T, Tamaki K, Yamamoto Y 2007 Nat. Photonics 1 343

    [11]

    Wang Z, Zhao X J, He M, Zhou T G, Yue H W, Yan S L 2010 Acta Phys. Sin. 59 3481 (in Chinese) [王争, 赵新杰, 何明, 周铁戈, 岳宏卫, 阎少林 2010 物理学报 59 3481]

    [12]

    Zinoni C, Alloing B, Li L H, Marsili F, Fiore A, Lunghi L, Gerardino A, Vakhtomin Y B, Smirnov K V, Gol'tsman G N 2007 Appl. Phys. Lett. 96 089901

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    Hu X L, Holzwarth C W, Masciarelli D, Dauler E A, Berggren K K 2009 IEEE Trans. Appl. Supercond. 19 336

    [14]

    Bitauld D, Marsili F, Gaggero A, Mattioli F, Leoni R, Nejad S J, Levy F, Fiore A 2010 Nano Lett. 10 2977

    [15]

    Divochiy A, Marsili F, Bitauld D, Gaggero A, Leoni R, Mattioli F, Korneev A, Seleznev V, Kaurova N, Minaeva O, Gol'tsman G, Lagoudakis K G, Benkhaoul M, Levy F, Fiore A 2008 Nat. Photonics 2 302

    [16]

    Ejrnaes M, Casaburi A, Quaranta O, Marchetti S, Gaggero A, Mattioli F, Leoni R, Pagano S, Cristiano R 2009 Supercond. Sci. Technol. 22 055006

    [17]

    Ejrnaes M, Cristiano R, Quaranta O, Pagano S, Gaggero A, Mattioli F, Leoni R, Voronov B, Gol'tsman G 2007 Appl. Phys. Lett. 91 262509

    [18]

    Cheng N, Huang G F, Wang J D, Wei Z J, Guo J P, Liao C J, Liu S H 2010 Acta Phys. Sin. 59 5338 (in Chinese) [程楠, 黄刚锋, 王金东, 魏正军, 郭健平, 廖常俊, 刘颂豪 2010 物理学报 59 5338]

    [19]

    Semenov A D, Haas P, Gunther B, Hubers H W, Il'in K, Siegel M 2008 J. Low Temp. Phys. 151 564

    [20]

    Santavicca D F, Reulet B, Karasik B S, Pereverzev S V, Olaya D, Gershenson M E, Frunzio L, Prober D E 2010 Appl. Phys. Lett. 96 083505

    [21]

    Jahanmirinejad S, Fiore A 2012 Opt. Express 20 5017

    [22]

    Zhang L, Kang L, Chen J, Zhong Y, Zhao Q, Jia T, Cao C, Jin B, Xu W, Sun G, Wu P 2011 Appl. Phys. B: Lasers Opt. 102 867

    [23]

    Zhang L B, Kang L, Chen J, Zhao Q Y, Jia T, Xu W W, Cao C H, Jin B B, Wu P H 2011 Acta Phys. Sin. 60 038501 (in Chinese) [张蜡宝, 康琳, 陈健, 赵清源, 郏涛, 许伟伟, 曹春海, 金飚兵, 吴培亨 2011 物理学报 60 038501]

    [24]

    Mattioli F, Leoni R, Gaggero A, Castellano M G, Carelli P, Marsili F, Fiore A 2007 J. Appl. Phys. 101 054302

  • [1] 张蜡宝, 康琳, 陈健, 赵清源, 郏涛, 许伟伟, 曹春海, 金飚兵, 吴培亨. 超导纳米线单光子探测器. 物理学报, 2011, 60(3): 038501. doi: 10.7498/aps.60.038501
    [2] 张森, 陶旭, 冯志军, 吴淦华, 薛莉, 闫夏超, 张蜡宝, 贾小氢, 王治中, 孙俊, 董光焰, 康琳, 吴培亨. 超导单光子探测器暗计数对激光测距距离的影响. 物理学报, 2016, 65(18): 188501. doi: 10.7498/aps.65.188501
    [3] 马瑾怡, 邱锡钧. 强光场中电子系统与多光子的相互作用. 物理学报, 2001, 50(3): 416-421. doi: 10.7498/aps.50.416
    [4] 权东晓, 裴昌幸, 刘丹, 赵楠. 基于单光子的单向量子安全通信协议. 物理学报, 2010, 59(4): 2493-2497. doi: 10.7498/aps.59.2493
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    [7] 黄科, 李松, 马跃, 田昕, 周辉, 张智宇. 单光子激光测距的漂移误差理论模型及补偿方法. 物理学报, 2018, 67(6): 064205. doi: 10.7498/aps.67.20172228
    [8] 尚向军, 马奔, 陈泽升, 喻颖, 查国伟, 倪海桥, 牛智川. 半导体自组织量子点量子发光机理与器件. 物理学报, 2018, 67(22): 227801. doi: 10.7498/aps.67.20180594
    [9] 刘志昊, 陈汉武. 基于Bell态粒子和单光子混合的量子安全直接通信方案的信息泄露问题. 物理学报, 2017, 66(13): 130304. doi: 10.7498/aps.66.130304
    [10] 王晶晶, 何博, 于波, 刘岩, 王晓波, 肖连团, 贾锁堂. 单光子调制锁定Fabry-Perot腔. 物理学报, 2012, 61(20): 204203. doi: 10.7498/aps.61.204203
    [11] 白鹏, 张月蘅, 沈文忠. 半导体上转换单光子探测技术研究进展. 物理学报, 2018, 67(22): 221401. doi: 10.7498/aps.67.20180618
    [12] 吴洋, 陈奇, 徐睿莹, 葛睿, 张彪, 陶旭, 涂学凑, 贾小氢, 张蜡宝, 康琳, 吴培亨. 氮化铌纳米线光学特性. 物理学报, 2018, 67(24): 248501. doi: 10.7498/aps.67.20181646
    [13] 史良马, 周明健, 朱仁义. 磁场作用下超导圆环的涡旋演化. 物理学报, 2014, 63(24): 247501. doi: 10.7498/aps.63.247501
    [14] 董正超, 邢定钰, 董锦明. 铁磁-超导隧道结中的散粒噪声. 物理学报, 2001, 50(3): 556-560. doi: 10.7498/aps.50.556
    [15] 杨鹏飞, 陈文学. 超导体界面层的电场电荷分布及起源. 物理学报, 2006, 55(12): 6622-6629. doi: 10.7498/aps.55.6622
    [16] 史良马, 张世军, 朱仁义. 双能隙介观超导体的涡旋结构模拟. 物理学报, 2013, 62(9): 097401. doi: 10.7498/aps.62.097401
    [17] 史生才, 李婧, 张文, 缪巍. 超高灵敏度太赫兹超导探测器. 物理学报, 2015, 64(22): 228501. doi: 10.7498/aps.64.228501
    [18] 张玺, 刘超飞, 王健. 低维超导的实验进展. 物理学报, 2015, 64(21): 217405. doi: 10.7498/aps.64.217405
    [19] 白晋涛, 杨鹏飞, 杨小鹏. 有限厚无限大平板超导体模型场分布的严格解. 物理学报, 2007, 56(9): 5033-5036. doi: 10.7498/aps.56.5033
    [20] 闻 平, 刘振兴, 景秀年, 白海洋, 王万录, 李 勇. 块体金属玻璃Zr46.75Ti8.25Cu7.5Ni10Be27.5的超导与负电阻温度系数. 物理学报, 2004, 53(3): 844-849. doi: 10.7498/aps.53.844
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-11
  • 修回日期:  2012-04-16
  • 刊出日期:  2012-10-20

超导纳米线多光子响应特性研究

  • 1. 南京大学超导电子学研究所, 南京 210093
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00200)

    国家高技术研究发展计划(批准号: 2011AA010204)和国家自然科学基金(批准号: 61101012)资助的课题.

摘要: 研究了超导单光子探测器器件超导纳米线的多光子响应特性. 在温度3.5 K 实验测量了纳米线器件直流特性和光子响应概率对多光子脉冲信号的响应特性. 实验表明, 器件超导转变电流随光辐照强度的增加而减小;在多光子脉冲信号下, 器件响应的光子数随偏置电流减小而增加. 同时基于量子光学和器件Hotspot理论半定量分析了该多光子响应的机制.

English Abstract

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