Goltsman, G., Korneev, A., Minaeva, O., Rubtsova, I., Chulkova, G., Milostnaya, I., et al. (2005). Advanced nanostructured optical NbN single-photon detector operated at 2.0 K. In M. Razeghi, & G. J. Brown (Eds.), Proc. SPIE (Vol. 5732, pp. 520–529). Spie.
Abstract: We present our studies on quantum efficiency (QE), dark counts, and noise equivalent power (NEP) of the latest generation of nanostructured NbN superconducting single-photon detectors (SSPDs) operated at 2.0 K. Our SSPDs are based on 4 nm-thick NbN films, patterned by electron beam lithography as highly-uniform 100÷120-nm-wide meander-shaped stripes, covering the total area of 10x10 μm2 with the meander filling factor of 0.7. Advances in the fabrication process and low-temperature operation lead to QE as high as 30-40% for visible-light photons (0.56 μm wavelength)-the saturation value, limited by optical absorption of the NbN film. For 1.55 μm photons, QE was 20% and decreased exponentially with the wavelength reaching 0.02% at the 5-μm wavelength. Being operated at 2.0-K temperature the SSPDs revealed an exponential decrease of the dark count rate, what along with the high QE, resulted in the NEP as low as 5x10-21 W/Hz-1/2, the lowest value ever reported for near-infrared optical detectors. The SSPD counting rate was measured to be above 1 GHz with the pulse-to-pulse jitter below 20 ps. Our nanostructured NbN SSPDs operated at 2.0 K significantly outperform their semiconducting counterparts and find practical applications ranging from noninvasive testing of CMOS VLSI integrated circuits to ultrafast quantum communications and quantum cryptography.
|
Корнеев, А. А., Минаева, О., Рубцова, И., Милостная, И., Чулкова, Г., Воронов, Б., et al. (2005). Сверхпроводящий однофотонный детектор на основе ультратонкой пленки NbN. Квантовая электроника, 35(8), 698–700.
Abstract: Представлены результаты исследований сверхпроводящих однофотонных детекторов, изготовленных из ультратонкой пленки NbN. Развитие технологического процесса изготовления детекторов, а также снижение рабочей температуры до 2 К позволили существенно увеличить квантовую эффективность: для видимого света (λ = 0.56 мкм) она составила 30%–40%, т.е. достигла предела, определяемого коэффициентом поглощения пленки. С ростом длины волны квантовая эффективность экспоненциально падает, составляя ~20% на λ=1.55 мкм и ~0.02% на λ = 5 мкм. При скорости темнового счета ~10-4s-1 экспериментально измеренная эквивалентная мощность шума составила 1.5 × 10-20 Вт/Гц-1/2; в дальнейшем она может быть уменьшена до рекордно низкого значения 5 × 10-21 Вт/Гц-1/2. Временное разрешение детектора равно 30 пс.
|
