太赫兹频段少层 NbSe$_2$ 微辐射热计的基本极限
超导电性
2024-06-12 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
红外光谱、观测天文学和扫描近场显微镜的快速发展得益于灵敏的中远红外光电探测器的出现。由于其卓越的信噪比和快速光响应，超导热电子辐射热计（HEB）已成为这些应用中的关键组件。虽然超导 HEB 传统上由溅射超导薄膜（如 Nb 或 NbN）制成，但层状范德瓦耳斯（vdW）超导体在太赫兹频段的潜力尚未被发掘。在此，我们报道了由少层 NbSe 微线制成的超导 HEB 的制备。通过改善 NbSe 与连接到宽带天线的金属引线之间的界面，我们克服了该 vdW 超导体与射频（RF）读出电路之间的阻抗失配，从而实现了在 0.13 至 2.5 THz 范围内的大响应度太赫兹探测，最小噪声等效功率为 7~pW。利用外差亚太赫兹混频技术，我们揭示 NbSe 超导 HEB 相对较快，其特征响应时间处于纳秒范围，受限于通过其上组装的 SiO 层向热浴的缓慢热逃逸，这与能量弛豫模型一致。我们的工作拓展了超导 HEB 技术的材料家族，揭示了 NbSe 作为一个有前景的平台，并为使用 vdW 组装技术在实验室内生产定制辐射热计提供了可靠方案。
引用
@article{arxiv.2311.13150,
title = {Fundamental limits of few-layer NbSe$_2$ microbolometers at terahertz frequencies},
author = {K. Shein and E. Zharkova and M. A. Kashchenko and A. I. Kolbatova and A. Lyubchak and L. Elesin and E. Nguyen and A. Semenov and I. Charaev and A. Schilling and G. N. Goltsman and K. S. Novoselov and I. Gayduchenko and D. A. Bandurin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.13150},
year = {2024}
}