高Tc超导探测器的进展与应用前景

描述了高Ｔｃ超导体检测红外辐射的机理和高Ｔｃ超导红外探测器的技术水平,介绍了亚微米结构器件、４×４元面阵以及ＨＢＣＣＯ超导体的研究结果,最后简要讨论了这一技术的应用前景     

微透镜用于高Tc超导薄膜红外探测器的设计与讨论

通过分析现有的基于在高温超导体超导转变温区的热效应及光子效应的薄膜型器件的结构特 点和光电特性,讨论了利用单片折射型微透镜进行高温超导薄膜红外探测器光电响应性能改 善的可行性,给出了几种典型的可与高温超导薄膜红外探测器耦合的单片面阵硅折射型微透镜阵列的SEM测试结果及主要的几项参数指标。     

单光子超导探测器

利用超导铌及绝缘隧道阻挡层构成的器件可在200－500nm波长范围内以2．5kHz的速率探测单个光子，其本征光谱分辨率为45nm，量子效率可达50％。     

中国超导电子学研究及应用进展

超导体的发现距今已有近110年了,高温超导体的发现也已经有30多年了.超导材料的电子学应用在最近一二十年取得了突破性进展.高温超导微波器件显示了比传统微波器件更优越的性能,已经在移动通信、雷达和一些特殊通信系统中取得了规模化应用.超导量子干涉器件以其磁场和电流测量的超高灵敏度,成为地质勘探、磁共振成像和生物磁成像等领域不可替代的手段.包括超导隧道结混频器、超导热电子混频器、超导转变沿探测器及超导单光子探测器等在内的超导传感器/探测器可以探测全波段的电磁波及各种宇宙辐射,具有接近量子极限的超高灵敏度,在地球物理、天体物理、量子信息技术、材料科学及生物医学等众多前沿领域发挥越来越重要的作用.超导参量放大器已经成为实现超导量子计算的关键器件.超导集成电路技术已被列入国际器件与系统技术路线图,成为后摩尔时代微电子领域的前沿阵地之一.在计量科学中,超导约瑟夫森效应及约瑟夫森结阵器件被广泛应用于量子电压基准和国际单位制基本单位的重新定义中.在当前的量子信息技术热潮中,超导电子学扮演重要角色,同时量子热潮也大力推动了超导电子学的发展.本文主要对近几年我国超导电子学研究和应用的现状与进展进行概括总结.     

GeSi／Si应变超晶格探测器的制作

介绍ＧｅＳｉ／Ｓｉ应变新材料探测器的制作方法，它不仅与Ｓｉ微电子工艺相兼容，而且还可调节Ｇｅ含量使其禁带宽度满足现代光纤通信器件的要求。     

单光子超导探测器

 电荷耦合器件CCD已经成为天文学中经常使用的光学探测器,它对光子有很好的线性响应,在某些波长范围内非常有效.但是随着波长的减小,其探测效率越来越低,并且缺少本征频率和时间分辨率.在半导体CCD探测器中,光子的能量和激发态能量相当,因此不可能探测单个光子,也得不到光谱信息.     

用类金刚石碳掩膜制备LaAlO3台阶衬底

我们用脉冲激光淀积（ＰＬＤ）方法在ＬａＡｌＯ３（ＬＡＯ）衬底上生长了类金刚石碳（ＤＬＣ）膜，并以此作为掩模，制备了台阶衬底．ＳＥＭ分析表明，制备的台阶衬底具有陡直的台阶角度（大于７００）．我们用这样的台阶衬底制成了ＹＢＣＯ台阶结并测量了结的基本特性，结果表明，结有较好的高频特性．     

用微波传输法测量高Tc超导薄膜的表面电阻

当有微波入射至厚度为ｄ的高温超导薄膜时，测量透射波（或反射波）的幅度及相位，便可定出材料的复数电导率σ＝σ１－ｊσ２，进而计算表面电阻Ｒａ和穿透深度λＬ，本对于薄膜样品置于矩形波导中的实际情况，给出了一般情况下，波导中透射系数和反射系数的正确解表达式。在诸如σ１＜＜σ２，ｄ＜＜λＬ等近似条件下，这些正确解表达式可以奶化为目前献中的常用公式。本指出了这些常用公式的缺陷，并用数值方法对正确解、近     

基于双晶退火衬底的高温超导纳米量子干涉仪在液氦液氮温区下的输运特性

超导纳米量子干涉器件是近年来发展起来的一种新型超导器件, 通过现代微纳加工技术将其超导环缩小到纳米尺寸, 构成高度灵敏的微观自旋探测器, 理论上可以达到测量单电子自旋的灵敏度. 同时, 高温超导由于具有较高的临界温度和上临界场也备受关注. 然而, 相比于低温超导量子干涉器件, 高温超导量子干涉器件的1/f 噪声更加显著, 这限制了其在低频下的应用. 本文基于双晶衬底技术, 通过聚焦离子束加工制备高温超导纳米量子干涉仪, 并对其在液氦和液氮温区下的电学性能、4.2 K 下的磁通噪声进行表征. 实验发现, 通过预先退火处理钛酸锶双晶衬底, 可以有效改善衬底表面的粗糙度, 进而优化高温超导纳米量子干涉仪的1/f 磁通噪声. 最终得到低频下(1 Hz)的磁通噪声灵敏度为4.9 μΦ0/Hz1/2 , 比未事先预处理的小一到两个数量级, 这对于推进高温超导纳米量子干涉器件在低频下的应用意义重大.     

超导量子干涉器件

超导现象是一种宏观量子现象.磁通量子化和约瑟夫森效应是两个最能体现这种宏观量子特性的物理现象.超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)是利用这两个特性而形成的超导器件.SQUID器件在磁信号灵敏探测方面具有广泛的应用.本文简要介绍低温超导和高温超导SQUID器件的相关背景和发展现状以及应用领域.     

高Tc超导薄膜红外探测器领结型天线

为了提高超导薄膜红外探测器的工作带宽、响应速度和灵敏度,并便于进行集成平面工艺,我们设计了微桥型红外敏感元及与其耦合的领结型平面天线(bow-tie antenna),其检测波长范围可从中红外到毫米波段,理论估算其NEP(噪音等效功率)值可达1.2×10^-12WHz^1/2,响应时间τ<10^-6s.     

功率传输法测量高Tc超导薄膜微波表面电阻的误差计算

将淀积于衬底上的高温超导薄膜样品置于矩形波导中，使之垂直于传输方向并充满整个横截面，测量通过样品的微波功率传输系数及相移量，便可以计算超导薄膜的复电导率、σ＝σ１－ｊσ２。表面电阻Ｒｓ和穿透系数λＬ，此即为功率传输法。本在给出一般算式的基础上，讨论了传输系数，相移，薄膜厚度，衬底厚度及其相对蛤电常数εｒ等量的测量误差对于Ｒｓ和λＬ的影响。结果表明，对膜厚的测量精度要求不高，而当衬底厚度接近该介…     

用于红外探测器的高红外吸收率结构研究进展

高红外吸收是实现高灵敏度红外探测器的一个重要途径。探测器的响应率与热吸收率紧密相关。高红外吸收将提升红外探测器的探测性能。鉴于高吸收率的重要性,对国内外研究中典型的高红外吸收结构的研究进展进行介绍。目前典型新型高吸收结构有基于新型材料(如超材料)的高吸收结构和基于金属光栅高吸收结构。研究表明这些结构在某些波段可实现近100%的完美吸收,是发展高灵敏探测器的新途径。     

用卢瑟福背散射和弹性背散射分析高Tc超导薄膜中的元素组份及氧含量

提出了用能量为１．５－２．５ＭｅＶ的质子弹性背散射分析（ｅｌａｓｔｉｃ ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，缩写为ＥＢＳ）来测定薄膜中的氧含量，这个方法对于厚度为几十纳米到几个微米的样品，测量精度约５％。采用ＲＢＳ分析并结合ＥＢＳ分析，可全面测得薄膜中各元素的含量。 关键词：     

超导磁体的应用

超导磁体目前已获得广泛应用，它与常规磁体相比有许多特点，例如可以在大空间产生高磁场而只消耗很少的电能，它可以在更高的电流密度下运行，从而使线圈体积小，重量轻，并可能产生更高的磁场梯度，等等。文章综合介绍了超导磁体主要的应用。     

混合式非致冷焦平面器件芯片工艺研究

随着红外热成像应用技术的不断发展，国内外研究和开发低成本非致冷热像仪的兴趣越来越浓。而开发非致冷热像仪的关键技术在于开发其核心部件非致冷焦平面器件。本文对致冷型焦平面器件和非致冷型焦平面器件进行简单的比较，简要报导国内外非致冷焦平面器件的发展状况、规模、目前达到的水平及其应用，着重叙述混合式１２８×１２８非致冷焦平面器件芯片的研制工艺。     

硫汞族量子点红外光电探测技术

受限于复杂的分子束外延生长及倒装键合工艺,现有块体半导体红外探测器成本高昂、工艺复杂、极大制约了成像阵列规模和分辨率的进一步提升。胶体量子点作为一种新兴的半导体纳米晶体材料,因“量子限域”效应,能够实现宽谱段范围内的精准带隙调控。同时,胶体量子点可通过液相化学合成方法低成本大批量制备。此外,胶体量子点的液相加工工艺使得其可以与硅基读出电路进行直接片上电学耦合,突破了倒装键合工艺限制。因此,胶体量子点在红外探测及成像领域展现了巨大的应用前景。其中硫汞族量子点具有探测波段范围宽、物性调控易及便于硅基集成等优势,先后实现了中波红外背景限探测、双色探测及焦平面阵列成像等,在红外光电技术展示了巨大的潜力。本综述总结了近年来硫汞族胶体量子点红外光电探测技术的研究现状,并对其未来发展方向进行了展望。