高效率、低噪声且工作温度为4 K的紫外超导纳米线单光子探测器

对于紫外波段的光子计数应用，目前尚无探测器能同时具备高效率（> 50%）、亚纳秒时间分辨率和亚赫兹暗计数率。超导纳米线单光子探测器（SNSPDs）在过去十年中在近红外光子计数应用方面取得了成功，但针对400 nm以下波长优化SNSPD的工作却很少。本文描述了工作在250至370 nm波长之间的紫外SNSPD的设计、制备和表征。这些探测器具有直径达56 ${\mu}$m的有效区域，70% - 80%的效率，低至60 ps半高宽的时间分辨率，对可见光和红外光子的盲性，以及对于56 ${\mu}$m直径像素约0.25 counts/hr的暗计数率。通过使用非晶超导体MoSi，这些紫外SNSPD还能在高达4.2 K的温度下工作。这些性能指标使紫外SNSPD成为囚禁离子量子信息处理、高层大气激光雷达研究、紫外荧光寿命成像显微术以及光子匮乏的紫外天文学应用的理想选择。