[发明专利]具有强吸收结构的高速SNSPD及其制备方法

权利要求书

1.一种具有强吸收结构的高速SNSPD，其特征在于，包括金属薄膜反射镜（8），金属薄膜反射镜（8）下方有透明介质材料构成的上层谐振腔（9），上层谐振腔（9）下方为超导纳米线二（10），超导纳米线二（10）下方为外延单晶Si层（11），外延单晶Si层（11）下方为Si衬底二（12），Si衬底二（12）朝向外延单晶Si层（11）开有底层谐振腔二（13），Si衬底二（12）下方有防反射膜二（14）。

2.根据权利要求9所述高速SNSPD，其特征在于，所述透明介质材料为SiO₂，上层谐振腔（9）厚度为入射光在该介质内等效波长的四分之一。

3.根据权利要求9所述高速SNSPD，其特征在于，所述金属薄膜反射镜（8）由60nm以上厚度的Au膜构成，与构成上层谐振腔（9）的介质材料之间有1-2nm厚度的Ti作为粘附层。

4.根据权利要求9所述高速SNSPD，其特征在于，所述底层谐振腔二（13）由外延单晶Si层（11）和空气层构成，空气层的厚度为入射光波长的四分之一，外延单晶Si层（11）的厚度为入射光波长的二分之一。

5.制备权利要求9所述高速SNSPD的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a）准备一个双面抛光的Si片，在其中一面刻出凹槽；

（b）准备SOI衬底，事先通过仿真得到所需要的外延单晶Si层的精确厚度，机械减薄背面的Si层，用Si-Si键合的方法，把SOI衬底和上述带有凹槽的Si片键合在一起；

（c）用KOH腐蚀液腐蚀SOI衬底的背Si层，再用氢氟酸缓冲腐蚀液去掉SiO₂埋层，露出单晶Si层；

（d）在单晶Si层上溅射生长超导薄膜，并用电子束曝光以及反应离子刻蚀形成超导纳米线；衬底的另一面用制备Al₂O₃薄膜作为防反射膜；

（e）在超导纳米线上制作Au/Ti图形，作为探测器的共面波导读出电路；最后制作上层谐振腔和反射镜。