实现宽度达0.1毫米的超导带状光子探测器的本征性能极限
超导纳米线单光子探测器(SNSPD)已成为性能最优异的光子计数探测器,是量子光子学和极弱光传感领域的关键技术。然而,SNSPD的性能限制并非来自超导薄膜的本征特性,而是由边缘电流聚集效应导致。尽管通过大量材料优化和日益严苛的加工工艺试图缓解这种边缘限制行为,器件边缘仍制约着最大工作电流,进而影响关键性能指标。该研究团队首次实现了探测器从边缘限制模式到体材料限制模式的原位调控,使器件达到其本征性能极限。该方案通过在探测器两侧设置电流偏置的超导“导轨”来抑制边缘电流聚集,实验表明激活导轨可使暗计数率降低九个数量级,并将1550纳米波段的探测平台区扩展40%以上。这些结果在宽度达0.1毫米的探测器上得到验证,由此建立了一类全新的超宽条带探测器——超导条带光子探测器(SSPD)。该技术通过导轨抑制边缘电流聚集,为研制条带宽度达毫米级的SSPD开辟了道路。此类器件将实现具有红外灵敏度的大面积高效SSPD阵列,为从生物医学成像到深空光通信等应用创造新机遇。
量科快讯
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