論文の概要: Site-Selective Enhancement of Superconducting Nanowire Single-Photon
Detectors via Local Helium Ion Irradiation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.14175v1
- Date: Tue, 23 May 2023 15:51:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-24 15:02:50.019785
- Title: Site-Selective Enhancement of Superconducting Nanowire Single-Photon
Detectors via Local Helium Ion Irradiation
- Title（参考訳）: 局所ヘリウムイオン照射による超伝導ナノワイヤ単光子検出器のサイト選択性向上
- Authors: Stefan Strohauer, Fabian Wietschorke, Lucio Zugliani, Rasmus
Flaschmann, Christian Schmid, Stefanie Grotowski, Manuel M\"uller, Bj\"orn
Jonas, Matthias Althammer, Rudolf Gross, Kai M\"uller, Jonathan J. Finley
- Abstract要約: 我々は、局所ヘリウムイオン照射を用いて、同一チップ上の個々のデバイスの単光子検出効率、スイッチング電流、臨界温度を調整した。
12nmの高吸収性SNSPDでは, 照射後の検出効率は0.05,%から$(55.3 pm 1.1),%に向上した。
2600フレンスまで照射した超伝導薄膜特性のスケーリング調査により, 耐食性の増加, 高フレンスに対する臨界温度の低下が確認された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Achieving homogeneous performance metrics between nominally identical pixels
is challenging for the operation of arrays of superconducting nanowire
single-photon detectors (SNSPDs). Here, we utilize local helium ion irradiation
to post-process and tune single-photon detection efficiency, switching current,
and critical temperature of individual devices on the same chip. For 12nm thick
highly absorptive SNSPDs, which are barely single-photon sensitive prior to
irradiation, we observe an increase of the system detection efficiency from $<
0.05\,\%$ to $(55.3 \pm 1.1)\,\%$ following irradiation. Moreover, the internal
detection efficiency saturates at a temperature of 4.5 K after irradiation with
$1800\, \mathrm{ions}\, \mathrm{nm}^{-2}$. For irradiated 10 nm thick detectors
we observe a doubling of the switching current (to $20\, \mu\mathrm{A}$)
compared to 8 nm SNSPDs of similar detection efficiency, increasing the
amplitude of detection voltage pulses. Investigations of the scaling of
superconducting thin film properties with irradiation up to a fluence of
$2600\, \mathrm{ions}\, \mathrm{nm}^{-2}$ revealed an increase of sheet
resistance and a decrease of critical temperature towards high fluences. A
physical model accounting for defect generation and sputtering during helium
ion irradiation is presented and shows good qualitative agreement with
experiments.
- Abstract（参考訳）: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)のアレイの動作には,名目上同一画素間の均一な性能測定が困難である。
本稿では, 単一光子検出効率, スイッチ電流, 臨界温度を同一チップ上で調整するために, 局所ヘリウムイオン照射を利用する。
照射前の単光子感度がほとんどない12nm厚の高吸収性snspdに対して, 照射後のシステム検出効率は<0.05\,\%$から$(55.3 \pm 1.1)\,\%$に上昇した。
さらに, 内部検出効率は, 1,800\, \mathrm{ions}\, \mathrm{nm}^{-2}$の照射後に4.5Kの温度で飽和する。
照射された10nm厚み検出器に対して、同様の検出効率の8nm SNSPDと比較してスイッチング電流の倍(20, \mu\mathrm{A}$)を観察し、検出電圧パルスの振幅を増加させる。
2600\, \mathrm{ions}\, \mathrm{nm}^{-2}$までの光照射による超伝導薄膜特性のスケーリングに関する研究により, 耐食性の増加と高温への臨界温度の低下が明らかになった。
ヘリウムイオン照射中の欠陥発生とスパッタリングを考慮した物理モデルを示し,実験との質的整合性を示した。
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