【摘 要】
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随着量子信息与量子光学的飞速发展,单光子探测技术已经成为很多领域发展不可或缺的核心技术之一,而单光子探测器的光耦合无偏差对准是影响整个系统探测效率的重要因素之
【机 构】
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中国科学院上海微系统所与信息技术研究所,上海200050
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随着量子信息与量子光学的飞速发展,单光子探测技术已经成为很多领域发展不可或缺的核心技术之一,而单光子探测器的光耦合无偏差对准是影响整个系统探测效率的重要因素之一.微纳光纤作为一种光波导结构,导波损耗低,易于与普通光纤实现光耦合.如将微纳光纤应用于SNSPD的光耦合,可实现从标准光纤到SNSPD器件的高效直接光耦合.然而,在实际的器件制造和应用中,常常需要对微纳光纤提供支撑,即把微纳光纤放置于较低折射率的衬底上MgF2 (n=1.38)实现光在波导中的长距离传输.本文利用直流反应磁控溅射方法在四种不同取向((100),(001),(110),(111))的MgF2衬底上生长200 nm和3nm厚的NbN薄膜并对其晶体结构和超导特性进行了研究.其中MgF2 (110)衬底上生长的NbN薄膜具有(200)择优生长取向,最优的超导传输特性,其电阻率最小(143μΩcm),RRR值最大(RRR=1),超导转变温度Tc最大(15.9K),可与目前最常使用的蓝宝石和氧化镁上的NbN薄膜媲美.而MgF2 (110)衬底上3nm厚超薄NbN薄膜Tc也达到9.2 K.我们对不同取向MgF2衬底上NbN薄膜的结构特性和超导性能的比较中发现,衬底取向导致的薄膜无序度是影响其超导特性的重要原因.本文实现了MgF2衬底上高质量NbN薄膜的制备,为下一步实现高质量MgF2衬底SNSPD器件夯实基础.
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