Probing the Hotspot Interaction Length in NbN Nanowire Superconducting Single-Photon Detectors
我们测量的最大距离，在这两个吸收的光子可以联合触发检测事件在NbN纳米线超导单光子探测器（SSPD）微桥通过比较单光子和双光子效率的不同的总长度的桥梁，从0到400 nm。我们发现长度为$23 \pm 2$ nm。这个值是在良好的协议与准粒子云的大小在检测事件的时间。
2016-07-11 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Broadening of hot-spot response spectrum of superconducting NbN nanowire single-photon detector with reduced nitrogen content
利用不同成分的NbN薄膜制备的超导纳米线单光子探测器，系统地研究了超导纳米线单光子探测器的光谱探测效率和暗计数率。在4 nm厚的NbN膜中的氮含量的减少导致暗计数率的两个数量级以上的减少和热点SNSPD响应的截止波长的红移。所观察到的现象被解释的NbN膜的均匀性的改善，已被证实的电阻率的降低和测得的临界电流的比率的增加到的depairing电流。后一个因素被认为是最关键的截止波长和暗计数率的SNSPD。根据我们的研究结果，我们提出了一套标准的材料性能，以优化SNSPD在红外光谱区。
2012-07-09 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Microwave response and electrical transport studies of disordered s wave superconductor: NbN thin films
无序s波超导体的性质与标准BCS理论的预测有很大的偏差。通过测量由无序NbTiN和TiN薄膜制成的微波谐振器的谐振频率$f_0$的温度依赖性，在低温下，低于超导临界温度的一半，$T_c$，Driessen等人\cite{driessen2012PRL}证明，$f_0$的消失速度比BCS理论预测的要快。在这里，我们报告的温度依赖性的微波谐振器由无序NbN薄膜在较高的温度-通常从0.4到0.8 $f_0$。在这个温度范围内，我们证明，$f_0$消失慢于BCS理论预测。我们讨论了可能的作用，电子不均匀性和可能出现的赝隙样功能。我们还讨论了一个更快的超流密度，$n_s$下降的可能性，接近$T_c$，类似Berezinski-Kosterlitz--Berrles（BKT）型转变。
2018-06-11 cond-mat.supr-con
Sputtered NbN Films for Ultrahigh Performance Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
本文研究了溅射工艺对NbN薄膜性能的影响，揭示了其与超导纳米线单光子探测器性能的关系，确定了NbN薄膜的最优参数以实现超高性能探测器。
2023-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Phase diagram and upper critical field of homogenously disordered epitaxial 3-dimensional NbN films
我们报道了三维均匀无序外延NbN薄膜超导特性随无序度的演化。通过改变沉积条件，NbN中的有效无序被控制在从适度清洁极限到Anderson金属-绝缘体转变。我们提出了NbN在温度无序平面的相图。随着无序度的增加，我们观察到当kF 1>1时，超导转变温度（Tc）和最小电导率（σ_0）趋于零。相图表明，在均匀无序的3-D NbN薄膜中，金属-绝缘体转变和超导体-绝缘体转变发生在kFl~1的单量子临界点。
2010-08-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Design of NbN superconducting nanowire single photon detectors with enhanced infrared photon detection efficiency
我们提出了一个优化的设计纳米线超导单光子探测器，使用最近发现的位置依赖的检测效率在这些设备。该知识允许通过改变穿过导线的场分布来优化曲折导线NbN检测器的设计。为了计算具有不同几何形状的探测器的响应，我们通过有限差分时域模拟使用来自纳米线的单调局部探测效率和光吸收分布。计算预测平均吸收和边缘效应之间的折衷，导致预测的最佳线宽对于1550 nm波长接近100 nm，对于600 nm波长下降到50 nm线宽。通过在超导纳米线的顶部上沉积硅纳米线，可以增强边缘处的吸收，这提高了曲折线结构的总吸收效率以及内部检测效率。
2017-06-14 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Geometry-induced reduction of the critical current in superconducting nanowires
本文研究了不同温度下，窄带NbN超导线在急弯和圆弯时的临界电流相对于直线临界电流的减小。我们比较我们的实验结果与伦敦模型和金斯伯格-朗道模型的框架中预期的减少。我们已经通过实验发现，这种减少明显小于两种模型的预测。我们还表明，在我们的NbN线的弯曲主要有助于降低临界电流的温度远低于超导转变温度。
2012-08-22 cond-mat.supr-con
Niobium superconducting nanowire single-photon detectors
我们研究了由超薄Nb制成的超导纳米线光子探测器的性能。直接比较这些探测器和类似的纳米线探测器制造的NbN。我们发现，Nb探测器是显着更容易受到比NbN的热不稳定性（闭锁）在高偏压。我们表明，可以通过降低读出的输入电阻来稳定器件。以这种方式优化的Nb探测器被示出为具有相同几何形状的类似的大有效面积NbN探测器的复位时间的约2/3，对于470 nm处的单光子具有约6%的探测效率。
2009-01-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det
NbN superconducting nanowire single photon detector with efficiency over 90% at 1550 nm wavelength operational at compact cryocooler temperature
超导纳米线单光子探测器在过去十年中的快速发展使量子信息技术取得了长足的进步。在1550 nm波长处，由非晶WSi制成的SNSPD获得的最佳系统检测效率（SNR）记录为93%，SNSPD通常在亚开尔文温度下工作。我们首先展示了SNSPD的多晶NbN与90.2%的1550 nm波长在2.1 K，可与紧凑的制冷机。当温度降低到1.8K时，饱和度达到92.1%。研究结果为量子信息等高端应用提供了实用、高性能的SNSPD。
2016-09-09 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Electron energy relaxation in disordered superconducting NbN films
我们报告的非弹性散射率的电子声子和电子能量的弛豫研究通过磁导，和光响应，分别在一系列强无序超导NbN薄膜。所研究的薄膜厚度在3 ~ 33 nm范围内，其特征在于不同的Ioffe-Regel参数，但几乎是常数乘积qT（qT是热声子的波矢，l是电子的弹性平均自由程）。在14-30 K温度范围内，电子-声子散射速率服从1/τ_{e-ph} \sim T^n的幂律，指数n = 3.2-3.8。我们发现在此温度范围内，所研究的薄膜的τ_{e-ph}和n随厚度和平方电阻的变化很小。在10 K时，电子-声子散射时间在11.9-17.5 ps之间。从磁导测量中提取的数据用于描述双温度模型的实验光响应。对于厚膜，光响应是合理的，以及描述没有拟合参数，然而，对于较薄的膜，适合需要一个较小的热容量的声子。我们将这一发现归因于低温下薄膜中声子态密度的降低。我们还表明，在所研究的NbN薄膜的德拜温度估计是明显小于散装材料。
2020-08-07 cond-mat.supr-con
Nanowire single-photon detectors made of atomic layer-deposited niobium nitride
我们展示和表征第一超导纳米线单光子探测器（SNSPD）原子层沉积（ALD）NbN层。为了评估这些膜作为探测器材料的适用性，研究了裸膜和不同尺寸和厚度的桥的传输特性。测得的临界电流的depairing电流的比例相似的微桥ALD和溅射NbN膜。此外，我们的特点是5和10 nm厚的纳米线探测器的单光子响应。具有5 $μ$ m的长度的100 nm宽的直纳米线在近红外范围内表现出对偏置电流和截止波长的饱和计数率依赖性。ALD技术可以打开在晶片级上制造基于NbN的检测器的可能性，并且还可以保形地覆盖非平面表面以用于新的器件概念。
2019-06-12 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Frequency dependent superfluid stiffness in the pseudogap regime in strongly disordered NbN thin films
我们测量的频率依赖性的复杂的交流电导率的NbN膜与不同程度的无序在频率范围0.4-20 GHz。低无序度的薄膜在T_c以上表现出较窄的动态涨落区，这与传统超导体的预期一致。然而，对于强无序样品，涨落区远超过T_c，具有强烈的频率依赖性超流刚度，只有在温度T* 接近由扫描隧道测量得到的赝能隙温度时才消失。这种有限频率响应与已经低于T* 的超导波动的显著减慢有关。相应的大的长度尺度的波动建议在一个强无序的s波超导体的超导畴之间的热相位波动的情况。
2012-11-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Nonlinear quantum processes in superconducting resonators terminated by neon-focused-ion-beam-fabricated superconducting nanowires
我们已经使用了氖聚焦离子束来制造纳米级NbDayem桥和NbN相位滑移纳米线位于四分之一波长共面波导谐振器的短路端。Dayem电桥器件在300 mK至至少60 mT的局部磁场下显示出超过10，000的通量可调谐性和固有品质因数。NbN纳米线显示出在300 mK的通量的非相干量子隧穿的签名。
2020-11-04 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Tunneling studies in a homogeneously disordered s-wave superconductor: NbN
本文报道了在（100）MgO衬底上生长的均匀无序外延NbN薄膜的超导性质随无序度的变化，并通过电输运、霍尔效应和隧穿测量相结合的方法进行了研究。所有薄膜的厚度都大于50 nm，远大于相干长度~ 5 nm。不同膜中的有效无序涵盖大范围，其中Ioffe-Regel参数在kFl~1.38-8.77的范围内变化。对不同无序度薄膜的超导测量表明，对于无序度较大的薄膜，体超导转变温度（Tc）与超导能隙的消失无关，而与超导态密度的大幅度展宽有关。我们的研究结果提供了强有力的证据，通过在无序s波超导体的相位波动的超导电性的损失。
2008-12-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Sharpness of the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless transition in ultrathin NbN films
本研究通过测量超薄NbN薄膜的电阻、I-V特性和动电感，发现涡旋-反涡旋对解绑转变锐度符合标准重正化群理论，证明转变展宽非本征特征，为BKT动力学研究提供干净起点。
2023-07-26 cond-mat.supr-con
Robust pseudogap across the magnetic field driven superconductor to insulator-like transition in strongly disordered NbN films
利用低温扫描隧道谱（STS）研究了强无序NbN薄膜中超导态的磁场演化，该薄膜具有磁场调谐的超导体到类绝缘体的转变.样品的传输测量揭示了特征磁场，其将电阻随温度降低而降低的低场状态（即dR/dT > 0）和dR/dT < 0的高场状态分开。然而，STS成像的超导状态揭示了一个平稳的演变跨越这个领域和存在一个强大的赝隙两侧的这个特征字段。我们的结果表明，超导体-绝缘体转变可能是由超导分数随磁场的收缩所驱动的一种相变。
2019-09-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
Temperature dependence of resistivity and Hall-coefficient in a strongly disordered metal: NbN
我们报道了kFl~3.27-10.12的均匀无序外延NbN薄膜在正常状态下的电阻率（rho）和霍尔系数（R_H）与温度的关系。这些薄膜的超导转变温度（Tc）在8.13 ~ 16.8K之间。虽然我们的最小无序薄膜显示出通常的金属行为，但对于kFl<8.13的所有薄膜，在高达300 K时，和都是负的。我们观察到所有薄膜的R_H（T）与ρ（T）呈线性关系。在2nm厚的Be膜上进行的测量显示出类似的行为。这种行为与无序金属中局域化和电子-电子相互作用的现有理论不一致。
2009-07-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Magnetoresistance Oscillations in Granular Superconducting Niobium Nitride Nanowires
我们报告的磁阻振荡超导NbNx纳米线通过氨气退火NbSe 3前体纳米结构的合成。尽管纳米线的横向尺寸远大于超导相干长度，但这些纳米线在低温下的电压-电流特性让人想起一维超导体，其中量子相位滑移与耗散的起源相关。我们表明，在这项工作中观察到的磁阻振荡和电压-电流特性的结果从我们的纳米线的颗粒结构。
2009-07-14 cond-mat.supr-con
Measuring thickness in thin NbN films for superconducting devices
我们提出了一个商业上可用的固定角度多波长椭偏仪用于快速测量NbN薄膜的厚度超导纳米线单光子探测器的制造和性能改进。该方法可以确定吸收薄膜的光学常数，消除了不准确的近似的需要。该工具可用于观察氧化生长，并允许厚度测量集成到各种制造工艺的表征。
2019-04-23 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Effect of Phase Fluctuations on the Superconducting Properties of Strongly Disordered 3D NbN Thin Films
本文研究了三维均匀无序外延NbN薄膜的输运、霍尔效应、电子隧穿和穿透深度，无序范围从中等清洁极限（kFl ~10.12）到非常脏极限（kFl ~1.24）。随着无序度的增加，超导转变温度（T_c）从~ 17 K下降到350 mK以下。当k_Fl趋于1时，最低温度下的T_c和电导率都渐近地接近于零，表明金属-绝缘体转变（MIT）和超导-绝缘体转变是一致的。在临界无序附近，超导态密度（DOS）存在空间不均匀性，超导态受量子相位涨落控制。这导致超流密度（n_s）的抑制和赝能隙状态，其中电阻不再为零，但能隙保持有限
2010-06-22 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Emergence of nanoscale inhomogeneity in the superconducting state of a homogeneously disordered conventional superconductor, NbN
非均匀超导态自发形成的概念是大多数试图理解强无序超导态的理论的核心。利用扫描隧道谱和高分辨率扫描透射电子显微镜，我们的实验表明，在强均匀无序和超导关联的竞争作用下，传统的超导体，NbN的超导态，自发地分离到域。跟踪这些域作为温度的函数，我们观察到，超导域持续跨越体超导转变，Tc，并消失接近赝能隙温度，T*，超导相关的签名从隧道谱和超流响应的系统消失。
2013-08-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Phase diagram of a strongly disordered s-wave superconductor, NbN, close to the metal-insulator transition
我们提出了一个相图作为三维NbN薄膜中的无序的函数，作为系统进入临界无序的超导状态的破坏。超导状态的研究使用相结合的磁输运和隧道光谱测量。我们的研究揭示了3种不同的紊乱状态。在低无序度（k_{F} 1 ~10-4）下，系统遵循平均场Bardeen-Cooper-Schrieffer行为，在出现电阻的温度下，超导能隙消失。对于较强的无序（k_{F} 1 <4），出现“伪带隙”状态，其中电子光谱中的带隙持续到远高于Tc的温度，这表明即使在零电阻状态被破坏之后，库珀对继续存在于系统中。最后，非常强无序的样品（k_{F} 1 <1）在低温下表现出明显的磁阻峰，表明即使在整体超导基态被完全破坏后，局部库珀对仍继续存在于系统中。
2011-12-30 cond-mat.dis-nn cond-mat.supr-con
A two-coil mutual inductance technique to study matching effect in disordered NbN thin films
虽然超导反点阵列中的匹配效应已经通过磁阻振荡进行了广泛的研究，但这些研究仅限于接近超导转变的非常窄的温度窗口。在这里，我们报告了一个"两线圈"互感技术，它允许研究这种现象的超导状态下，通过直接测量的屏蔽响应的磁场变化。我们演示了如何使用这种技术来解决突出的问题，在阳极氧化铝膜上生长的孔周期性阵列的超导薄膜的匹配效应的起源。
2013-09-21 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Tunable superconducting nanoinductors
我们表征电感器制造的超薄，约100 nm宽的铌（Nb）和氮化铌（NbN）的条带。这些纳米线在超导状态下具有大的动力学电感。动力学电感与纳米线长度成线性比例，在2.5 K的温度下，NbN的典型值为1 nH/um，Nb的典型值为44 pH/um。我们测量的动力学电感的温度和电流的依赖性，并比较我们的结果与理论预测。我们还模拟了这些纳米线的自谐振频率在一个紧凑的曲折的几何形状。这些纳米线电感元件在各种微波频率超导电路中具有应用。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Probing long-range correlations in the Berezinskii-Kosterlitz-Thouless fluctuation regime of ultra-thin NbN superconducting films using transport noise measurements
我们通过分析超薄NbN超导薄膜电阻涨落的高阶谱，探讨了相位涨落中长程关联的存在。电阻波动的非高斯分量被发现是敏感的膜厚度接近的过渡，这使我们能够区分平均场和Berezinskiii-Kosterlitz无（BKT）型超导转变。的非高斯性的程度被认为是有界的BKT和平均场的转变温度，并强烈依赖于超导薄膜的粗糙度和结构的不均匀性。我们的实验概述了一种新的波动为基础的动力学探针在检测无序低维材料的超导性的性质。
2013-08-24 cond-mat.supr-con
Effect of the wire width on the intrinsic detection efficiency of superconducting-nanowire single-photon detectors
对不同宽度的TaN和NbN超导纳米线的本征单光子探测效率进行了深入的光谱研究，结果表明，在近红外波段，探测效率的实验截止很可能是由于可用于电流传输的库珀对的局部缺陷造成的.对于这两种材料的倒数截止波长的规模与线的宽度，而缩放因子定量同意热点检测模型。与涡流辅助检测方案的实验数据的比较表明，这些模型预测的截止波长上的线宽的依赖性更强。
2013-03-19 cond-mat.supr-con
Detection Efficiency of a Spiral-Nanowire Superconducting Single-Photon Detector
我们研究了超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的螺旋布局的探测效率。与传统的曲折设计相比，该设计对纳米线的急转弯中的临界电流减小不太敏感。具有从300到100 nm的不同纳米线宽度的检测器样品从沉积在蓝宝石衬底上的4 nm厚的NbN膜图案化。螺旋，曲折，和简单的桥结构的临界电流IC在4.2 K的测量和比较。在100 nm宽的样品上，在400-1700 nm波长范围内测量检测效率，并确定热点平台的截止波长。在光学范围内，螺旋探测器的探测效率达到27.6%，是曲折探测器的1.5倍。在红外范围内，检测效率提高一倍以上。
2012-10-15 cond-mat.supr-con
Unified Theory of Dark Count Rate and System Detection Efficiency for NbN, WSi Based Superconducting Single Photon Detectors
本文提出了一种光子检测的涡旋穿越理论，为超导纳米线单光子探测器的系统探测效率和暗计数率提供了统一定义，并成功预测了其温度依赖性和本征定时抖动，助力下一代探测器设计。
2025-08-14 cond-mat.supr-con quant-ph
Onset of superconductor-insulator transition in an ultrathin NbN film under in-plane magnetic field studied by terahertz spectroscopy
利用太赫兹时域光谱技术研究了外加磁场沿膜面方向作用下的适度无序NbN超导薄膜的光学电导率。约5 nm的膜厚度与相干长度相当，因此不应形成涡旋。这通过以下事实得到证实：在太赫兹电场设置为垂直于和平行于外部磁场的情况下，观察到光谱之间没有显著差异。同时使用Maxwell-Garnett有效介质理论和Herman和Hlubina的光学电导率模型证明了在高达7 T的磁场中正确地再现了实验获得的太赫兹光谱。这让我们得出结论，磁场倾向于抑制超导性，导致非均匀状态，其中超导畴被包围在正常状态矩阵内。由于对断裂效应的散射率被发现与磁场线性增加。
2021-08-31 cond-mat.supr-con
BKT phase transition in nanoporous films of superconducting NbN
本研究针对轻度无序NbN纳米多孔薄膜的BKT相变展开，结合实验与蒙特卡洛模拟、重整化群拟合，发现纳米孔使超流刚度和涡旋核能量降低，增强了薄膜二维特性，拓展了超导薄膜中BKT物理的研究参数空间。
2024-10-30 cond-mat.supr-con
Transport properties of ultrathin YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ nanowires: a route to single photon detection
本文报道了在MgO（110）衬底上生长的$_2$ $_3$ O $_{7-δ}$（YBCO）超导薄膜的生长和表征。YBCO纳米线，厚度低至10 nm，宽度低至65 nm，也已成功制备。由Au覆盖层保护的纳米线显示出接近生长态薄膜的超导性质，以及仅受涡旋动力学限制的临界电流密度。10 nm厚的YBCO纳米线没有Au盖帽呈现滞后电流-电压特性，其特征在于由电压开关驱动纳米线直接从超导到正常状态。这种双稳态性与NbN纳米线中超导体内局部正常畴的存在有关。电压开关的存在下，在纳米结构的特点是高薄层电阻值，虽然保持高品质的超导性能，使我们的纳米线非常有吸引力的设备工程单光子探测器。
2017-08-15 cond-mat.supr-con
4-Pixel NbN Hot-Electron Bolometer Integrated in a Si$_3$N$_4$ Planar Optical Waveguide with On-Chip Fiber-Alignment Trench
Institute of Nanotechnology of Microelectronics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院微电子纳米技术研究所）
本研究提出了一种集成在Si$_3$N$_4$平面光波导中的4像素NbN热点电子热释电探测器，实现了高频光信号的高效检测，并展示了其在低温下的高响应性能及在紧凑型接收系统中的应用潜力。
2026-03-02 cond-mat.supr-con
Magnetic-field enhancement of performance of superconducting nanowire single-photon detector
我们提出了SNSPD从NbN纳米线形状的方形螺旋后，允许增加不仅在临界电流，但也只是施加一个外部磁场的光谱检测效率的扩展。使用负电子束光刻与正性抗蚀剂成形纳米线，使得有可能减少内弯曲半径。因此，在磁场中的临界电流增强效应变得比先前所证明的更强。在这里，我们实现了在磁场的临界电流的13%的增加。我们测量了在磁场中波长从400到1100 nm的单光子探测效率的光谱。在零场时，方螺旋线具有与曲折线相似的频谱。在提供最大临界电流的电场处，探测效率和光谱截止波长分别提高了20%和54%。所提出的解析模型很好地描述了暗计数率的磁场依赖性。
2018-10-28 cond-mat.supr-con
Detecting single infrared photons toward optimal system detection efficiency
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）具有接近1的系统效率，是量子基础理论验证和量子信息应用的关键技术。关键的挑战是对于具有有限填充比的曲折纳米线同时具有接近统一的光子响应概率和吸收效率，这对于NbN比其他超导材料（例如，WSi）具有较低的转变温度。在这里，我们克服了上述挑战，并通过在介质镜上用双层纳米线代替单层纳米线来产生具有记录系统效率的NbN SNSPD。该探测器在0.8K时，在1590 nm处的最大系统探测效率为98%，在1530-1630 nm波长范围内的系统探测效率大于95%。此外，在2.1K的检测器表明，在1550 nm处使用紧凑的两级制冷机的最大制冷率为95%。这种类型的探测器还显示出对各种参数的鲁棒性，例如纳米线的几何尺寸和光谱带宽，对于在同一次运行中制造的45个探测器，在2.1K下实现了73%（36%）的高产率和>80%（90%）的回收率。这种双层纳米线制作的SNSPD对于批量生产具有重要的实际意义。
2020-09-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Nonequilibrium interpretation of DC properties of NbN superconducting hot electron bolometers
我们提出了一个物理上一致的解释氮化铌（NbN）为基础的超导热电子测辐射热计（HEB-）混频器的直流电性能，使用非平衡超导的概念。通过这一点，我们澄清了什么物理信息可以从电阻转变和直流电流-电压特性，在适当选择的温度下测量，相关的器件表征和优化。我们指出，无序超导体，如NbN的电子性质的内在空间变化，导致从设备到设备的变化。
2016-10-04 astro-ph.IM cond-mat.supr-con physics.space-ph
Signatures of Dynes superconductivity in the THz response of ALD-grown NbN thin films
Universität Stuttgart（斯图加特大学）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), Universität Stuttgart（斯图加特大学集成量子科学与技术中心）；Universität Ulm（乌尔姆大学）；Institute for Complex Quantum Systems and IQST, Universität Ulm（乌尔姆大学复杂量子系统与集成量子科学与技术中心）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；Friedrich-Schiller Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Institute for Solid State Physics, Friedrich-Schiller Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学固体物理研究所）
研究通过ALD生长的NbN薄膜在太赫兹范围内的电导率，揭示了Dynes电动力学在超导特性中的作用，展示了能隙和配对破坏率随薄膜厚度的变化。
2026-10-16 cond-mat.supr-con
Effect of the Anomalous Diffusion of Fluctuating Cooper Pairs in the Density of States of Superconducting NbN Thin Films
最近的扫描隧道显微镜实验在NbN薄无序超导薄膜发现了一个新兴的不均匀性在几十纳米的尺度。这种不均匀性反映在超导临界温度$T_c$以上的运输中测量的亚导电性的明显的尺寸交叉。这种行为被解释为波动库珀对的异常扩散，其显示{ \em准限制}（即，它们的扩散动力学的减慢）在长度尺度上比通过隧穿实验识别的不均匀性短。在这里，我们假设这种反常的扩散行为的波动库珀对和计算的影响，这些波动的电子态密度以上$T_c$。我们发现，态密度基本上被抑制到远高于$T_c$的温度。这种行为，这是密切联想到一个赝隙，只产生于不存在稳定的预制对波动库珀对的异常扩散，设置了一个中间行为之间的两个共同的范例在超导体绝缘体过渡阶段，即库珀对的局部化（所谓的玻色子情形）和由于强无序而导致的库珀对断裂成未成对电子（所谓的费米子情形）。
2019-07-31 cond-mat.supr-con
Position-Dependent Local Detection Efficiency in a Nanowire Superconducting Single-Photon Detector
本文以10 nm空间分辨率实验探测纳米线超导单光子探测器的局部探测效率，发现其沿横截面强烈变化，并证明该效应可解释NbN探测器效率随器件几何结构变化的现象。
2015-04-20 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
Universal Response Curve for Nanowire Superconducting Single-Photon Detectors
利用探测器层析成像技术，研究了NbN基超导单光子探测器（SSPD）的探测机理。我们证明了检测概率唯一地依赖于偏置电流和能量的特定线性组合，对于偏置电流、输入能量和检测概率的大变化，产生通用检测曲线。我们通过研究纳米探测器中的多光子激发与基于稀疏性的层析成像方法，允许分解出的光吸收，从而获得这一结果。我们讨论的含义，我们的模型系统的理解曲流型SSPD。
2013-04-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Controllable tunnelling of single flux-quanta mediated by quantum phase-slip in disordered superconducting loops
量子相位滑移（QPS）是众所周知的约瑟夫森效应的精确对偶。虽然有许多关于量子点敏感器件应用的建议，但开发这些器件的实验工作仍处于相对早期的阶段。利用QPS纳米线用于有用技术的重大障碍仍然存在，例如建立稳健的纳米线制造方法，允许耦合到低损耗电路，并证明用实验者控制的外部偏压控制QPS过程。在这里，我们报告的实验表明，这两个障碍都已被克服。我们目前的测量在300 mK的NbN共面波导（CPW）谐振器嵌入纳米线制造使用氖聚焦离子束。内部品质因数超过了$2\times10^{4}$ --明显高于以前在可比实验中报道的。谐振器的频率调谐周期性地与施加的磁场，揭示隧道的序参量，总是发生在半整数值的所施加的通量。与以前的研究相比，单量子点，序参数隧穿被证明是绝热的，表明改善控制能量耗散在纳米线量子点电路。我们的研究结果突出了一个有前途的途径，实现低损耗的基于锗的QPS设备。
2023-01-11 cond-mat.supr-con
Optical and transport properties of NbN thin films revisited
本文针对无序NbN薄膜光学电导率分析中参数不一致的问题，提出在Drude-Lorentz模型中引入量子修正，从而获得与输运、超导测量及从头计算一致的电子参数。
2025-11-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Spatial homogeneity of superconducting order parameter in NbN films grown by atomic layer deposition
Peter Grünberg Institute (PGI-3), Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心彼得·格林伯格研究所）；Institute of Experimental Physics IV A, RWTH Aachen Universität（亚琛工业大学实验物理第四研究所）；Jülich Aachen Research Alliance (JARA)（于利希-亚琛研究联盟）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；Institute of Physics II, Universität zu Köln（科隆大学物理第二研究所）
通过等离子体增强原子层沉积制备的NbN薄膜表现出优异的空间均匀性，具有高动能电感和高表电阻，适用于低温电子学应用。
2026-02-11 cond-mat.supr-con
Compactly packaged superconducting nanowire single-photon detector with an optical cavity for multichannel system
我们研制了用于多通道系统的超导纳米线单光子探测器（OC-SNSPD）。为了有效的耦合，设备被安装在紧凑的光纤耦合封装后，其基板厚度从400减少到45 $μ$ m。在不同衬底厚度下测量的检测效率（DE）测量和光学耦合效率的估计表明，~98%的输入光束可以从衬底后面辐射在15 × 15 $μm^2$纳米线区域上。观察到NbN OC-SNSPD系统在1550 nm和1310 nm处的DE分别为9.5%和25%（暗计数率：100 c/s）。
2010-02-28 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Current Assisted, Thermally Activated Flux Liberation in Ultrathin Nanopatterned NbN Superconducting Meander Structures
我们目前的结果从一个广泛的研究由溅射NbN超导纳米线的波动现象。纳米线被制成曲折的形式，并在恒温T~0.4Tc（0）下工作。超导态被驱动接近电子相变附近的临界一个高偏置电流。足够强度的波动暂时驱动曲折结构的一部分进入正常导电状态，这可以被记录为纳秒持续时间的电压脉冲。我们考虑了三种不同的模型（涡反涡对，涡边缘障碍和相滑移中心）来解释实验数据。只有热激发的涡，无论是通过解开的涡-antivortex对或涡克服边缘障碍，导致一个令人满意的和一致的描述所有的测量。
2009-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Origin of Matching Effect in Anti-dot Array of Superconducting NbN Thin Films
本文研究了具有周期性孔洞排列的无序超导NbN薄膜中匹配效应的起源。除了在超导转变温度Tc 0以上的电阻的周期性变化，我们发现明显的周期性变化与磁场在所有的动力学量，可以通过磁通线运动的影响下的外部驱动器，如磁屏蔽响应和临界电流的生存在一些样品的温度低至0.09 Tc 0。相反，超导能隙，D，这是一个真正的热力学量不显示任何周期性的变化与磁场相同的薄膜。我们的研究结果表明，磁通线晶格的磁通量的
2014-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Nanowire Fabrication on Niobium Nitride using Helium Ion Irradiation
超导器件容易因其导线边缘的杂质和缺陷而导致性能降低，这可能导致局部电流拥挤。在这项研究中，我们探索了使用氦离子辐照来修改超导材料的晶格结构，以改变其固有特性。该过程将使我们能够直接图案化设备，并有可能提高纳米线的质量。为了实现这一点，我们使用来自扫描氦离子显微镜（HIM）的离子束来定位超导材料上的损伤以创建纳米线。在这项研究中进行了两个实验。首先，在氮化铌（NbN）微丝上暴露一系列氦离子剂量，以确定抑制超导性的估计剂量密度。使用该第一实验的结果，将纳米线图案化到微丝上，并且测量每个样品的电流-电压特性。我们的研究结果表明，氦离子辐照是一种有效的超导纳米线无阻制备方法。
2020-03-05 cond-mat.supr-con physics.app-ph
Density of states of disordered topological superconductor-semiconductor hybrid nanowires
利用Bogoliubov-de Gennes（BdG）方程，数值计算了无序半导体纳米线在自旋轨道耦合、Zeeman自旋分裂和附近超导体诱导的s波超导邻近效应作用下进入拓扑p波超导相的无序平均态密度.与相应的理论自洽玻恩近似（SCBA）处理无序效应的结果相比，我们评论的拓扑相图中存在的增加的无序。虽然混乱强烈抑制零偏置峰（ZBP）与马约拉纳零模式，我们发现一些明确的残余ZBP，即使拓扑间隙基本上消失在SCBA理论，因为混乱。我们明确地比较混乱的拓扑和平凡阶段的状态的数密度的影响。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting nanowire single-photon detectors at a wavelength of 940 nm
我们开发的单光子探测器包括单模光纤耦合超导纳米线，在940 nm的波长具有高的系统检测效率。该探测器包括一个6.5 nm厚，110 nm宽的NbN纳米线曲折与分布式布拉格反射器，用于提高光学吸收率的Si基板上制造。实验结果表明，通过低填充因子（1/3）和有源区（Φ = 10 μm）的设计，系统的探测效率达到60%，暗计数率为10 Hz，恢复时间<12 ns，时间抖动约为50 ps。
2015-06-25 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Phase fluctuations in a conventional s-wave superconductor: Role of dimensionality and disorder
作为我的博士论文的一部分，我研究了传统的s波超导体NbN的二维（2D）和三维（3D）超导薄膜中的相位起伏的影响，通过测量低频下的磁穿透深度和微波频率下的复电导率的电动力学响应。结果表明，在考虑小涡核能量的情况下，二维或准二维超导体的相变可以与标准的Berezinskiii-Kosterlitz-BKT（Berezinskiiii-Kosterlitz-BKT）相变相协调.在三维NbN薄膜中，我们发现，在存在强无序，超导性可以得到破坏的相位波动，即使库珀对继续生存在系统中。我们的研究提供了一个范例图片的重要性，在2D和强烈无序的3D超导体的相位波动。
2013-04-09 cond-mat.supr-con
Optically probing the detection mechanism in a molybdenum silicide superconducting nanowire single-photon detector
我们实验研究了曲折的硅化钼（MoSi）超导纳米线单光子探测器的检测机制，通过表征的检测概率作为偏置电流在750至2050 nm的波长范围内的函数。与以前对氮化铌（NbN）或硅化钨（WSi）探测器的一些观察相反，我们发现在这个范围内能量-电流关系是非线性的。此外，由于在整个波长范围内存在饱和检测效率，我们精确地量化了曲线的形状。这使得他们的功能，这是指示法诺波动和位置依赖性的影响进行了详细的研究。
2016-11-24 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Tantalum nitride superconducting single-photon detectors with low cut-off energy
具有小超导能隙的材料有望有利于超导纳米线单光子探测器对低能光子的高探测效率。我们开发了一种TaN探测器，具有更小的间隙和更低的状态密度在费米能量比在可比的NbN设备，而其他相关参数基本上保持不变。观察到的直接检测所需的最小光子能量的减少与$\approx1/3$的模型预测相一致，与NbN相比。
2012-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Break-up of long-range coherence due to phase fluctuations in ultrathin superconducting NbN films
利用扫描隧道谱（STS）研究了NbN均匀无序双折射（2-15 nm）薄膜的超导体-绝缘体相变（SIT）问题。厚度大于8 nm的样品，其Ioffe-Regel参数$k_F l \geq 5.6$，表现出传统的超导性：空间均匀的BCS样的间隙，在临界温度消失，和在磁场中的涡旋晶格。然而，当厚度减小时，虽然$k_F l$降低，但是STS揭示了与BCS方案的显著偏差，其中相干峰高度和空间不均匀性逐渐减小。最薄的膜（2.16 nm）虽然不完全在SIT（$T_C \approx 0.4 T_{C-bulk}$）处，但显示出明显消失的相干峰和不存在涡旋。在准二维极限下，这种明显的长程相位相干性损失的特征强烈表明，在SIT下，超导性被相位涨落破坏。
2012-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting-superconducting hybridization for enhancing single-photon detection
超导体没有能量耗散和突然的电相变，使它们成为纳米技术的最佳选择，包括辐射探测器和量子技术。此外，理解超导的纳米尺度行为对于揭示自然界中集体电子行为的开始具有重要意义。然而，有限数量的可用超导体限制了超导特性的可用性，阻碍了其潜力的实现。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）相对于竞争技术更快、更有效地感测单IR光子。然而，这些有利的性质是材料依赖性的，导致不期望的速度效率回报。通常，基于颗粒材料的SNSPD更快，而基于非晶材料的SNSPD更有效。在这里，我们优化了SiO2和非晶W5 Si 3的颗粒状NbN薄膜。我们发现，由2 nm厚的W5 Si 3薄膜和2 nm厚的NbN薄膜制成的混合超导纳米线单光子探测器（SNSPD）表现出优越的定时（< 5 ns的复位时间和52 ps的定时抖动）和效率（> 96%的量子效率）性能共存。我们建议，这种杂交的管理机制是存在的双重超导行为：本机超导性的每一个膜和超导性，诱导从相邻的膜通过邻近效应。除了SNSPD性能的改善，我们的研究结果表明，这种杂交可以扩大可用的超导性能的范围，影响纳米超导技术。最后，这种杂交可以用来调整超导薄膜的非晶特性，并阐明在超导到绝缘转变附近的集体电子行为的难以捉摸的开始。
2017-03-23 cond-mat.supr-con
IR- and visible- light single photon detection in superconducting $MgB_{2}$ nanowires
基于低Tc材料的最先进的超导纳米线单光子探测器达到100%的量子效率。然而，响应时间限于>1-10 ns。最近，已经表明，由于低得多的动力学电感，在120 μ m长的$MgB_{2}$纳米线中可以实现100 ps的响应速率。在这项工作中，我们实验证明，这样的$MgB_{2}$纳米线的功能作为单光子探测器的可见光（$λ$ = 630 nm）和红外（$λ$ = 1550 nm）光子时，偏置接近临界电流，与暗计数率<10 cps。对于类似的纳米线长度，$MgB_{2}$光电探测器在速度上超过NbN SNSPD至少一个数量级。这种光电探测器为单光子探测器提供了一个平台，该探测器具有大探测器面积和高达10 GHz的响应率与单个读出线的长期组合。
2020-10-08 cond-mat.supr-con physics.app-ph physics.ins-det
