检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2023年第11期72卷 314-321页

作者：郗玲玲杨晓燕张天柱肖游尤立星李浩中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 中国科学院大学北京100039

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)优异的时间特性(时间抖动和响应速度)是其最具吸引力的优势之一,并且已在量子通信、量子计算等领域中得到广泛应用.然而,由于SNSPD的各技术参数之间相互牵制,使得进一步提升SNSPD综合性能存在技术挑战.小... 详细信息

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)优异的时间特性(时间抖动和响应速度)是其最具吸引力的优势之一,并且已在量子通信、量子计算等领域中得到广泛应用.然而,由于SNSPD的各技术参数之间相互牵制,使得进一步提升SNSPD综合性能存在技术挑战.小光敏面SNSPD在时间特性上具有明显优势,但同时存在探测效率低的突出问题.本文为面向量子信息应用的光纤耦合探测器,从开发实用化、产品化SNSPD出发,采用批量对准、高效耦合的自对准封装结构,围绕小光敏面自对准SNSPD综合性能的提升展开研究.采用发散小、易刻蚀的Au/SiO2光学腔,在提高纳米线光吸收效率的同时通过优化自对准芯片外轮廓加工精度的方式来提高自对准SNSPD的光耦合效率,并完成了配套的工艺研发.并通过小芯径光纤从器件封装角度提升耦合效率.除此之外,探测器的双层纳米线结构使其拥有更低的动态电感和更高的超导转变电流,进一步优化了器件的时间特性.实验制备的探测器在2.2 K温度下于1310 nm处达到最大效率82%,并且在1200—1600 nm波长范围内均有65%以上的系统探测效率,同时表现出40 MHz@3 dB的计数率以及38 ps的时间抖动.进一步,利用低温放大器读出系统可得到最小22 ps的时间抖动.本文研制的高综合性能超导单光子探测器,为实用化、产品化SNSPD提供了重要的技术参考.

关键词：超导纳米线单光子探测器自对准封装小光敏面

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超导单磁通量子数字电路的全加器设计与应用探索

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电子学报 2023年第2期51卷 307-313页

作者：杨若婷任洁高小平王镇中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 中国科学院大学北京100049

随着超导单磁通量子(Single Flux Quantum,SFQ)数字电路的集成度规模不断提升,基于SFQ标准单元库及知识产权(Intellectual Property,IP)电路的设计将会逐渐取代原有的专用定制化数字电路设计的方式.与此同时,IP电路也可以作为新设计方... 详细信息

随着超导单磁通量子(Single Flux Quantum,SFQ)数字电路的集成度规模不断提升,基于SFQ标准单元库及知识产权(Intellectual Property,IP)电路的设计将会逐渐取代原有的专用定制化数字电路设计的方式.与此同时,IP电路也可以作为新设计方法研究和新工艺及单元库可靠性的验证电路.本文选择大规模数字电路中的基础运算单元全加器为研究对象,希望能在尚在开发中的工艺下得到一个更加稳定工作和完整测试功能的全加器.本文基于自研SIMIT Nb03工艺上开发的SFQ单元库,设计了两种类型的全加器,且实现了全加器逻辑功能和工作性能的低频与高频测试表征.本文的第二种单级型全加器跟同类型的其他全加器相比,在保证了结数量和面积消耗偏小的优势下,又减少了设计难度和便于灵活扩展,使得其在电路IP化使用中也具有指导意义.低频测试结果表明,两种全加器均正确工作,其中单级型全加器具备良好的工作阈值.该款全加器的高频测试显示电路最高工作频率可达22 GHz.本文对测试结果进行详细分析,并基于此针对大规模电路实现开展简单应用探索.

关键词：超导数字电路单磁通量子电路知识产权电路自研工艺全加器

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波长滞后法评估激光器的热阻

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红外与毫米波学报 2023年第3期42卷 377-382页

作者：任杰甄贞靳思玥韩海龙原蒲升李凌云尤立星王镇许兴胜中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室北京100083 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050

封装是光电子器件的关键技术之一。同时,器件的封装还影响器件的性能。文章提出了一种基于波长滞后的方法来评估激光器在298 K至10 K环境温度范围内的热阻。通过计算降温和升温过程中波长滞后的程度来表征热阻大小。该方法解决了低温环... 详细信息

封装是光电子器件的关键技术之一。同时,器件的封装还影响器件的性能。文章提出了一种基于波长滞后的方法来评估激光器在298 K至10 K环境温度范围内的热阻。通过计算降温和升温过程中波长滞后的程度来表征热阻大小。该方法解决了低温环境中无法评估激光器散热性能的问题。这对低温光互连具有重要意义,也为低温环境中激光器的封装设计提供了参考。

关键词：热阻波长滞后低温半导体激光器

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串联超导量子干涉器件阵列制备与测试分析

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物理学报 2021年第17期70卷 299-304页

作者：梁恬恬张国峰伍文涛倪志王永良应利良伍俊荣亮亮彭炜高波中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 中国科学院大学北京100049

串联超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)阵列通过增加SQUID数量来达到提升信噪比的目的,即SQUID电压信号随SQUID数目比例增加而总电压噪声正比于SQUID数目的平方根值.本文介绍了利用自主工艺线进行串... 详细信息

串联超导量子干涉器件(superconducting quantum interference device,SQUID)阵列通过增加SQUID数量来达到提升信噪比的目的,即SQUID电压信号随SQUID数目比例增加而总电压噪声正比于SQUID数目的平方根值.本文介绍了利用自主工艺线进行串联SQUID阵列研究的相关研究进展,实现了SQUID数量分别为200和800的阵列集成,测试得到磁通噪声达到0.5μФ_(0)/√Hz和输入电流灵敏度35μA/Ф_(0),等效输入电流噪声达到18pA/√Hz.另外,还给出了阵列参数与集成SQUID数量的关系,验证了设计可靠性和工艺一致性.

关键词：超导量子干涉器件磁通噪声超导制备工艺

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高效、偏振不敏感超导纳米线单光子探测器

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物理学报 2021年第18期70卷 346-352页

作者：张文英胡鹏肖游李浩尤立星中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 中国科学院大学北京100039 中国科学院空间主动光电技术重点实验室上海200050

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)因其优异的综合性能被广泛应用于量子通信等众多领域,然而其独特的线性结构会导致SNSPD的探测效率对入射光的偏振态具有依赖性,从而限制了SNSPD在非常规光纤链路或其他非相干光探测环境中的应用.本文基于... 详细信息

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)因其优异的综合性能被广泛应用于量子通信等众多领域,然而其独特的线性结构会导致SNSPD的探测效率对入射光的偏振态具有依赖性,从而限制了SNSPD在非常规光纤链路或其他非相干光探测环境中的应用.本文基于传统的回形纳米线结构设计制备了一种新型偏振不敏感SNSPD,在纳米线周围引入一层高折射率Si薄膜作为介质补偿层来提高纳米线对垂直偏振态入射光的吸收效率,并将补偿层的上表面设计为光栅结构以减小不同波长下纳米线对不同偏振态入射光的吸收差异从而实现在特定波长范围内的偏振不敏感.除此之外,还采用介质镜和双层纳米线结构来提高器件的光吸收效率,测试结果表明该器件在1605 nm波长处最大探测效率为87%,对应的偏振消光比为1.06.该工作为未来实现高探测效率的偏振不敏感SNSPD提供了参考依据.

关键词：超导纳米线单光子探测器探测效率偏振不敏感

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六方氮化硼层间气泡制备与压强研究

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物理学报 2021年第6期70卷 372-378页

作者：姜程鑫陈令修王慧山王秀君陈晨王浩敏谢晓明上海科技大学物质学院上海200031 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050

六方氮化硼(h-BN)具有六角网状晶格结构和高化学机械稳定性,可以用来封装气体并长期保持稳定,适合用作新型信息器件及微纳机电器件的衬底材料,具有巨大的应用前景.近期,科研人员发现氢原子可以无损穿透多层h-BN,在层间形成气泡,可用作... 详细信息

六方氮化硼(h-BN)具有六角网状晶格结构和高化学机械稳定性,可以用来封装气体并长期保持稳定,适合用作新型信息器件及微纳机电器件的衬底材料,具有巨大的应用前景.近期,科研人员发现氢原子可以无损穿透多层h-BN,在层间形成气泡,可用作微纳机电器件.本文研究了氢等离子体处理时间对h-BN气泡尺寸的影响.发现随着处理时间的延长,气泡尺寸整体变大且分布密集程度会降低.原子力显微镜的测量发现所制备的h-BN气泡具有相似的形貌特征,该特征与h-BN的杨氏模量和层间范德瓦耳斯作用相关.此外,发现微米尺寸气泡的内部压强约为1—2 MPa,纳米尺寸气泡的内部压强可达到GPa量级.

关键词：六方氮化硼等离子体处理纳米气泡范德瓦耳斯异质结

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低温互联柔性线的研制

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低温与超导 2022年第7期50卷 85-90,96页

作者：汪书娜余慧勤原蒲升王永良李凌云尤立星中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

为实现室温与低温系统之间的跨温区互联,自主设计并研制了一款低漏热的可适用于液氦温区及跨温区互联的柔性线。低温4.2 K时,数据传输速率≥19 Gbps,40 K至4.2 K温区内30 cm长柔性线漏热值为102μW,漏热性能优于商用同类线缆。多通道柔... 详细信息

为实现室温与低温系统之间的跨温区互联,自主设计并研制了一款低漏热的可适用于液氦温区及跨温区互联的柔性线。低温4.2 K时,数据传输速率≥19 Gbps,40 K至4.2 K温区内30 cm长柔性线漏热值为102μW,漏热性能优于商用同类线缆。多通道柔性线成功应用于32像素超导纳米线单光子探测器系统,可实现低温同轴线缆的替代。

关键词：跨温区互联柔性线数据传输速率漏热超导单光子探测器

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自对准超导纳米线单光子探测器

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激光与光电子学进展 2021年第10期58卷 277-283页

作者：耿荣鑫李浩黄佳胡鹏肖游余慧勤尤立星中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 中国科学院大学北京100049 中国科学院空间主动光电技术重点实验室上海200050

为实现超导纳米线单光子探测器(SNSPD)快速、稳定的封装,提出将光纤和器件光敏面快速耦合的自对准封装方式。首先通过半导体微纳米加工工艺制备了基于介质反射镜结构的SNSPD器件,再利用双面套刻和深硅刻蚀技术制备出特定的SNSPD器件形... 详细信息

为实现超导纳米线单光子探测器(SNSPD)快速、稳定的封装,提出将光纤和器件光敏面快速耦合的自对准封装方式。首先通过半导体微纳米加工工艺制备了基于介质反射镜结构的SNSPD器件,再利用双面套刻和深硅刻蚀技术制备出特定的SNSPD器件形状。然后设计了以光纤套管、PCB板、陶瓷插芯等为主体的封装结构并实现了SNSPD芯片与光纤陶瓷插芯的快速对准及封装,最后在2.2 K的低温下表征了自对准SNSPD的性能。本批次器件最优的结果是在1550nm达到93.7%的探测效率。通过重复性实验验证了自对准SNSPD的稳定性。实验结果表明,在反复升降温的情况下,器件效率值波动标准差在±0.60%以内。在反复插拔光纤的情况下,波动标准差为±1.80%,最大为3.24%。说明了制备的自对准SNSPD具有良好的稳定性,该封装方式有望为未来SNSPD封装模式提供参考,并为其集成化和商业化提供前期探索可能。

关键词：成像系统单光子探测器超导自对准稳定性

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基于超导纳米线单光子探测技术的成像研究进展

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激光与光电子学进展 2021年第10期58卷 62-77页

作者：周慧张成俊吕超林张兴雨李浩尤立星王镇中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息学功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 中国科学院大学材料科学与光电子工程中心北京100049

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)作为一种新型的单光子探测器,相比于传统半导体或超导单光子探测器,具有高探测效率、低暗计数率、低时间抖动、高计数率和宽谱响应等优势。这使其可以应用于诸多领域,如量子通信、量子光源表征、激光测距... 详细信息

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)作为一种新型的单光子探测器,相比于传统半导体或超导单光子探测器,具有高探测效率、低暗计数率、低时间抖动、高计数率和宽谱响应等优势。这使其可以应用于诸多领域,如量子通信、量子光源表征、激光测距、成像雷达等。本文将对SNSPD做一个简单的介绍,并着重介绍SNSPD在成像方面的应用进展,主要包括不同成像原理的介绍以及基于这些原理的SNSPD成像技术的最新研究进展,并对基于SNSPD成像的未来发展趋势进行了展望。

关键词：成像系统雷达单光子探测器超导纳米线单光子探测器

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中国超导电子学研究及应用进展

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物理学报 2021年第1期70卷 178-203页

作者：李春光王佳吴云王旭孙亮董慧高波李浩尤立星林志荣任洁李婧张文贺青王轶文韦联福孙汉聪王华兵李劲劲屈继峰中国科学院物理研究所超导国家重点实验室北京100190 中国科学院超导电子学卓越创新中心上海200050 松山湖材料实验室东莞523808 中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室上海200050 中国科学院紫金山天文台南京210023 西南交通大学信息科学与技术学院信息量子技术实验室成都610031 西南交通大学物理科学与技术学院量子光电实验室成都610031 东华大学理学院光子学实验室上海210031 南京大学超导电子学研究所南京210093 紫金山实验室南京211111 中国计量科学研究院北京100029

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... 详细信息

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.

关键词：超导电子学高温超导微波器件超导传感器/探测器超导数字电路

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