[发明专利]感应式超导边缘探测器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种感应式超导边缘探测器及其制作方法，所述感应式超导边缘探测器包括：包括：衬底、吸收层、介质层、绝缘层、超导薄膜层和约瑟夫森桥结；所述吸收层设置在所述衬底的一个表面；所述介质层设置在所述吸收层远离与所述衬底的表面，所述介质层具有增透性；所述绝缘层覆盖所述吸收层和介质层设置；所述超导薄膜层设置在所述绝缘层远离所述衬底的表面，并以连续闭合结构环绕所述吸收层和介质层设置；所述约瑟夫森桥结设置在所述超导薄膜层上。此感应式超导边缘探测器包含有一层具有对光子具有增透作用的介质层，提高了感应式超导边缘探测器对单光子的吸收效率。

技术领域

本发明属于超导电子信息技术领域，特别是涉及一种感应式超导边缘探测器及其制备方法。

背景技术

单个粒子的基本物理量测量需要极度灵敏的探测器。超导转变边缘探测器(Superconducting transition edge sensors简称TES)就是一种这样的探测器，它是由超导薄膜构成，工作温度在其超导态与正常态很窄的范围之间，也就是超导电阻在零和正常值之间。

自从Andrews在1949年提出超导转变边缘探测器后，超导转变边缘探测器有了巨大的进展。与常温的半导体单光子探测器，如雪崩二极管、或者光电倍增管相比，超导转变边缘探测器具有响应速度快，低探测能量的优点。

超导转变边缘探测器为非常灵敏的检测仪器，传统的超导转变边缘探测器对光子吸收较弱，加上观测环境的影响，使得超导转变边缘探测器使用效果差，探测不够准确。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够增强光子吸收的感应式超导边缘探测器及其制备方法。

一种感应式超导边缘探测器包括：

衬底；

吸收层，设置在所述衬底的一个表面；

介质层，设置在所述吸收层远离与所述衬底的表面，所述介质层具有增透性；

绝缘层，覆盖所述吸收层和介质层设置；

超导薄膜层，设置在所述绝缘层远离所述衬底的表面，并以连续闭合结构绕所述吸收层和介质层设置；

约瑟夫森桥结，设置在所述超导薄膜层上。

在其中一个实施例中，所述吸收层为铌硅薄膜或纯铌薄膜，所述超导薄膜层为纯铌薄膜。

在其中一个实施例中，所述铌硅薄膜中，所述铌在所述铌硅薄膜中所占比例大于等于81.5％且小于等于97.1％，所述铌硅薄膜的超导转变温度处在3.85K到7.1K之间。

在其中一个实施例中，所述吸收层和所述超导薄膜层的超导转变温度不同。

本发明还提供一种感应式超导边缘探测器制作方法，所述制作方法包括：

提供一衬底，在所述衬底上生长吸收层，所述吸收层为铌硅薄膜或纯铌薄膜；

在所述吸收层表面沉积介质层，所述介质层对入射的单光子具有增透作用；

在所述介质层表面形成图案化的第一光刻胶层，覆盖第一预设区域的吸收层；

进行第一次刻蚀，刻蚀掉所述第一预设区域外的吸收层和介质层，暴露出所述衬底；

去除光刻胶，沉积形成绝缘层，覆盖所述衬底及所述吸收层和介质层的外表面；

在所述绝缘层表面生长超导薄膜层，所述超导薄膜层为纯铌薄膜；

在所述超导薄膜层上，形成图案化的第二光刻胶层，覆盖所述第二预设区域，所述第二预设区域为所述吸收层和介质层外围的环形连续区域；