用于阵列应用的微波偏置与读出的超导噪声辐射热计

我们提出了一种适用于大尺寸阵列的太赫兹辐射超导噪声辐射热计。它基于天线耦合超导微桥,该微桥嵌入高品质因数超导谐振器中,用于 GHz 频段的微波偏置与频分复用读出。微桥保持在其临界温度以下,并用幅度略低于微桥临界电流的微波电流偏置。探测器的响应为超导涨落速率,其随微桥中准粒子浓度呈指数依赖。入射的 THz 信号产生过剩准粒子。由于准粒子寿命在较低工作温度下呈指数增长,噪声等效功率迅速降低。该方法允许在 1 K 以上工作的噪声辐射热计大阵列,其灵敏度受 300 K 背景噪声限制。此外,由于偏置电流幅度相对较大,辐射热计的响应始终主导读出的噪声。我们基于蓝宝石衬底上 9 nm 薄 Nb 薄膜制成的 ${1.0\times 0.5 \rm \mu m^{2}}$ 微桥原理样机进行了可行性研究。其临界温度为 5.8 K,在 4.2 K 下工作,偏置频率为 5.6 GHz。对于 0.65 THz 的准光学输入,我们测得噪声等效功率 ${\approx 3\times 10^{-12}\rm W/\sqrt Hz}$,接近该特定器件在噪声响应区下的预期值。