基于魔角扭曲双层石墨烯的超低载流子密度单光子敏感超导测辐射热计
介观与纳米尺度物理
2024-03-05 v1 超导电性
摘要
魔角扭曲双层石墨烯（MATBG）的超导态展现出卓越特性，其由前所未有的极小电子（空穴）系综组成，每平方厘米仅约 个载流子，比传统超导体低五个数量级。这导致该真正二维超导体具有超低电子热容与动量电感，并为各种量子传感应用（特别是传统上利用纳米结构超导薄膜热效应的热传感与单光子探测（SPD））提供了破纪录的关键参数。在本工作中，我们系统研究了 MATBG 超导态与单个光量子的相互作用。我们发现，即使在一个面积为 16 平方微米的器件中，吸收单个红外光子也能完全破坏其超导态，这展示了其卓越的测辐射热灵敏度。在偏置电压接近其临界电流时，我们进一步表明该未优化器件可用作 SPD，其响应率与吸收光子数成正比，并遵循泊松统计。我们的工作提供了对 MATBG-光子相互作用的深入理解，并展示了利用低载流子密度石墨烯基超导体作为开发革命性新型量子器件与传感器的全新平台的途径。
引用
@article{arxiv.2403.02049,
title = {Ultra-low carrier density superconducting bolometers with single photon sensitivity based on magic-angle twisted bilayer graphene},
author = {G. Di Battista and K. C. Fong and A. Diez-Carlon and K. Watanabe and T. Taniguchi and D. K. Efetov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.02049},
year = {2024}
}