铪微桥探测器的微波阻抗读出

我们展示了一种利用铪微吸收体的微波阻抗进行电子测温的新方法的原理验证。该新方法可制成适用于微波读出和频分复用的终极太赫兹波段探测器。器件的传感部分是一个热电子气吸收体，通过其在约1.5 GHz探测频率下测得的阻抗变化来响应入射辐射。吸收体是由铪制成的微桥（Tc = 375 mK，RN = 30 Ohm），尺寸为2.5 μm × 2.5 μm × 50 nm，并与一个置于四分之一波长CPW谐振器（Q因子约10^4）开路端附近的平面600–700 GHz天线集成。电路中除微桥外的所有元件均由100 nm厚Nb制成，包括与传输线弱耦合的谐振器。该器件在50–350 mK下测试，其传输系数S21在谐振频率处对施加的微波功率平滑响应。我们发现微桥吸收功率符合热电子气模型 P=k(Te^n-Tph^n)（n = 5…6）。根据测量数据估算，空闲NEP低至约10^-18 W/Hz^(-1/2)，相应的光子背景交叉温度约5 K。对于工作在200 mK温度下的实用器件，预计饱和功率约1 pW且可能具有适度增益。由于最佳读出频率恰好位于谐振处，该探测器对探测频率下的大多数相位不稳定性不敏感。