超导纳米线单光子探测技术进展

超导纳米线单光子探测技术自2001年出现以来,已经成为超导电子学领域的一个热点研究方向.作为一种新型的单光子探测技术,其具有探测效率高、暗计数低、时间抖动小、计数率高、响应频谱宽、电路简单等优势,综合性能在近红外波段已经明显超越传统的半导体探测技术,成为一种主流的单光子探测技术.本文从应用基础角度出发,对超导纳米线单光子探测器件的材料、器件工艺、性能、系统集成以及前沿应用等进行介绍,并对国际上该领域研究未来的发展趋势进行探讨.     

Bi2Sr2CaCu2O8+x内禀结在毫米波段的谐波混频

报道了Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋ｘ内禀结在毫米波段的谐波混频。在３ｍｍ波段上,谐波次数达５０次。还给出了谐波混频中直流偏置和本征功率与中频输出功率的关系曲线,并对实验结果作了初步讨论。     

超导纳米线单光子探测器件的单光子响应

单光子探测技术是量子通信系统中量子密钥分发实现的关键技术之一. 超导纳米线单光子探测技术是一种新型的单光子探测技术, 相对于传统的半导体单光子探测器件具有高计数率、低暗计数等明显的优势. 介绍了基于低温超导NbN超薄薄膜的超导纳米线单光子探测器件以及实验室超导单光子探测系统. 对超导纳米线单光子探测器件的单光子响应脉冲特性进行了细致的分析和研究, 讨论了测试系统带宽等参数与脉冲波形的关系. 并利用电路模拟对超导单光子探测电信号波形进行了分析, 模拟结果和实验结果具有很好的一致性. 通过这些工作进一步理解超导单光子探测机理, 为未来建立量子通信用超导纳米线单光子探测系统打下良好的基础.     

以氦-4为唯一工质的1.8 K复合制冷机及其应用验证

量子信息技术和深空探测等领域的蓬勃发展,对2 K以下温区高可靠、长寿命、小型轻量化、高制冷效率低温制冷机的需求日益迫切,高频脉冲管耦合Joule-Thomson(JT)的复合制冷循环是实现这一目标的重要手段.目前国际上以该循环获得2 K以下温区的成功实践,均是在脉冲管分系统使用氦-4而JT分系统使用氦-3作为循环工质的情况下获得的.氦-3在地球上存量稀少、价格高昂,是阻碍这一循环在更广范围内实用化的关键瓶颈.本文对以氦-4为唯一工质的四级高频脉冲管耦合JT的复合制冷循环开展了理论与实验研究,分析了基于该循环获取2 K以下温度的关键难点和可行性,从采用间隙密封的直流线性压缩机的低压压力和多级间壁式回热器的低压侧压降损失入手,理论预测出在40 kPa系统充气压力下可实现1.1 kPa的压缩机吸气压力和438.6 Pa的低压侧总压降,从而能获得1.54 kPa的饱和蒸气压,此时采用氦-4节流可实现1.78 K的制冷温度.同时,在氦-4超流态工况下,分析了小界面温差的Kapitza热导对冷头蒸发器内超流氦热传递的影响,并给出了在此基础上JT循环参数优化的限制条件.设计出的制冷机的无负荷温度经过...     

Bi2Sr2CaCu2O8+x单晶本征结制备及特性

在Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x单晶上制备了具有台式结构的本征Josephson结, 成功地观察到了本征结特有的电压-电流(I-V)特性曲线, 包括多分支结构、具有低临界电流的表面结以及准粒子分支上的亚能隙结构, 并给出了相应的物理解释. 在30 K时本征结的能隙电压为20 mV. 此外, 内禀结的I_c-T曲线和d_x²-y² 波对称超导体沿c轴方向I_c-T关系理论计算结果基本符合. 其dI/dV-V关系曲线大致呈V型, 与具有s波配对对称性超导体所呈现的U型的dI/dV-V曲线有明显不同, 体现了Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x具有 波配对对称性     

Bi2Sr2CaCu2O8+x单晶本征结制备及特性

在Bi2Sr2CaCu2O8+x单晶上制备了具有台式结构的本征Josephson结, 成功地观察到了本征结特有的电压-电流(I-V)特性曲线, 包括多分支结构、具有低临界电流的表面结以及准粒子分支上的亚能隙结构, 并给出了相应的物理解释. 在30 K时本征结的能隙电压为20 mV. 此外, 内禀结的Ic-T曲线和波对称超导体沿c轴方向Ic-T关系理论计算结果基本符合. 其dI/dV-V关系曲线大致呈V型, 与具有s波配对对称性超导体所呈现的U型的dI/dV-V曲线有明显不同, 体现了Bi2Sr2CaCu2O8+x具有波配对对称性.