用于超高性超导纳米线单光子探测器的溅射 NbN 薄膜
超导电性
2026-05-15 v1 材料科学
摘要
如今，超高性超导纳米线单光子探测器是从生物研究到量子通信与计算等各类设备中的关键元件。精确调控超导材料特性是制备具有所需特性的单光子探测器的有力手段。在此，我们报道了超薄氮化铌（NbN）薄膜特性与超导纳米线单光子探测器特性之间的主要理论关系，以及超薄 NbN 薄膜特性对反应磁控溅射工艺的依赖性。基于该研究，我们提出了用于超高性超导纳米线单光子探测器的超薄 NbN 薄膜的精确要求。随后，我们通过不同工艺在硅、蓝宝石、二氧化硅和氮化硅衬底上实验研究了超薄 NbN 薄膜的特性（形貌、晶体结构、临界温度、方块电阻）。我们展示了超薄 NbN 薄膜（通过超过 100 次薄膜沉积获得），其临界温度范围为 2.5 至 12.1 K，方块电阻为 285 至 2000 ~/sq，并研究了两年内方块电阻超过 40% 的演化。最后，我们发现应使用临界温度接近 9 K、方块电阻为 400 ~/sq 的特定超薄 NbN 薄膜来实现超高性 SNSPD。
引用
@article{arxiv.2311.17000,
title = {Sputtered NbN Films for Ultrahigh Performance Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors},
author = {Ilya A. Stepanov and Aleksandr S. Baburin and Danil V. Kushnev and Evgeniy V. Sergeev and Oksana I. Shmonina and Aleksey R. Matanin and Vladimir V. Echeistov and Ilya A. Ryzhikov and Yuri V. Panfilov and Ilya A. Rodionov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.17000},
year = {2026}
}
备注
The following article has been submitted to APL Materials. After it is published, it will be found at https://pubs.aip.org/aip/apm. Copyright 2023 Author(s). This article is distributed under a Creative Commons Attribution (CC BY) License