石墨烯单光子辐射热计中由热传输导致的性能极限

在高灵敏度辐射热计和量热计中，光子吸收常发生在距温度传感器一定距离处，以便布置天线或避免暴露于辐射中的超导电路性能退化。因此，从输入端到温度读出的热传播会关键性地影响探测器性能。在本报告中，我们建立了石墨烯辐射热计的性能模型，在低温下通过电子-声子耦合考虑电子热扩散与耗散，涵盖三种机制：洁净、超碰撞与共振散射。我们的结果证实了中红外与近红外光子在不破坏库珀对的情况下实现超导读出的可行性，并为量热型单光子探测器的石墨烯吸收体设计提供了方案。我们研究了输入-读出距离与探测效率之间的权衡，并预测了约 2.7 ps 的固有时间抖动。基于我们的结果，我们提出了一种空间模式分辨光子探测器以提升通信带宽。