石墠-绝缘体-超导体异构结构的热电波谱仪

我们设计了由石墠-绝缘体-超导体隧道结构成的超导体热电波谱仪器。该探测器具有被动式优势，无需调制外部偏置即可直接将输入功率转化为电压。通过数值仿真该异构结构的完整非线性热力学模型进行器件表征，考虑两侧的加热情况。在估计噪声贡献时，我们发现由于两侧温度与浴温不同，出现了新的噪声表达式。数值仿真显示，在输入功率约为 $10^{-16}$ W 时，噪声等效功率 ${\rm NEP}\sim 4\times 10^{-17}\,{\rm W}/\sqrt{\rm Hz}$，响应时间 $\tau_{th}\sim 200\, {\rm ns}$，且在输入功率 $\sim 10^{-13}\,{\rm W}$ 时，获得信噪比 ${\rm SNR}=1$ 的积分时间 $\tau_{\rm SNR=1}\sim 100\,\mu{\rm s}$。因此，该器件在大规模天体物理实验应用中表现有前景，同时考虑其制造和热预算的优势。