В конце 2024 года группа китайских ученых из Тяньцзиньского университета под руководством профессора Сяолонг Ху и доктора Кай Зоу совершила прорыв в технологии изготовления сверхпроводящих нанопроволочных детекторов одиночных фотонов с дуговым фрактальным узором (AF SNSPDs).
Эти детекторы представляют собой сложные устройства, способные регистрировать отдельные фотоны благодаря сверхтонким проводникам, мгновенно переходящим из сверхпроводящего состояния в резистивное при попадании фотона. Особенность конструкции заключается в расположении нанопроводов по фрактальному «дуговому узору Пеано», что позволяет обнаруживать фотоны независимо от их направления и поляризации.
Ключевыми компонентами AF SNSPDs являются нанопровода для детектирования фотонов, оптические микрорезонаторы для их захвата и специальные чипы в форме замочной скважины для точного совмещения детектора с оптическим волокном.
Процесс изготовления начинается с нанесения 9-нанометровой пленки нитрида ниобия-титана методом реактивного магнетронного распыления. Затем с помощью оптической литографии создаются титан-золотые электроды. Нанопровода формируются в виде фрактального узора с использованием электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления.
Для улучшения характеристик устройства исследователи предложили ряд оптимизаций, включая использование слоев-промоутеров адгезии толщиной 3-5 нм и вспомогательных фрактальных узоров для обеспечения равномерной ширины нанопроводов.
Оптический микрорезонатор формируется путем последовательного нанесения слоев оксида кремния и пентаоксида тантала с применением ионно-лучевого осаждения. Финальный этап включает создание чипа характерной формы с помощью комбинации оптической литографии и плазменного травления.
«Эта работа представляет ключевые экспериментальные детали, необходимые для успешного создания высокоэффективных фрактальных SNSPD", – отмечает профессор Ху. Разработанная технология открывает новые возможности для квантовых вычислений, высокоскоростной связи и оптических измерений.
Результаты исследования, опубликованные в IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, демонстрируют впечатляющую чувствительность и эффективность детектирования созданных устройств, закладывая основу для дальнейшего развития квантовых технологий.
Изображение носит иллюстративный характер
Эти детекторы представляют собой сложные устройства, способные регистрировать отдельные фотоны благодаря сверхтонким проводникам, мгновенно переходящим из сверхпроводящего состояния в резистивное при попадании фотона. Особенность конструкции заключается в расположении нанопроводов по фрактальному «дуговому узору Пеано», что позволяет обнаруживать фотоны независимо от их направления и поляризации.
Ключевыми компонентами AF SNSPDs являются нанопровода для детектирования фотонов, оптические микрорезонаторы для их захвата и специальные чипы в форме замочной скважины для точного совмещения детектора с оптическим волокном.
Процесс изготовления начинается с нанесения 9-нанометровой пленки нитрида ниобия-титана методом реактивного магнетронного распыления. Затем с помощью оптической литографии создаются титан-золотые электроды. Нанопровода формируются в виде фрактального узора с использованием электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления.
Для улучшения характеристик устройства исследователи предложили ряд оптимизаций, включая использование слоев-промоутеров адгезии толщиной 3-5 нм и вспомогательных фрактальных узоров для обеспечения равномерной ширины нанопроводов.
Оптический микрорезонатор формируется путем последовательного нанесения слоев оксида кремния и пентаоксида тантала с применением ионно-лучевого осаждения. Финальный этап включает создание чипа характерной формы с помощью комбинации оптической литографии и плазменного травления.
«Эта работа представляет ключевые экспериментальные детали, необходимые для успешного создания высокоэффективных фрактальных SNSPD", – отмечает профессор Ху. Разработанная технология открывает новые возможности для квантовых вычислений, высокоскоростной связи и оптических измерений.
Результаты исследования, опубликованные в IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, демонстрируют впечатляющую чувствительность и эффективность детектирования созданных устройств, закладывая основу для дальнейшего развития квантовых технологий.
