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用于片上集成的 GaAs 衬底上 MoSi 超导纳米线单光子探测器

MoSi Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors on GaAs for On-Chip Integration

M. Erbe, R. Berrazouane, S. Geyer, L. Stasi, F. van der Brugge, G. Gras, M. Schmidt, A. D. Wieck, A. Ludwig, F. Bussières, R. J. Warburton

AI总结:

本文研究在 GaAs 衬底上制备 MoSi 超导纳米线单光子探测器,验证了 MoSi 非晶结构与 GaAs 的兼容性,实现了饱和内量子效率、50 ps 时间抖动和 29 ns 恢复时间,展示了与 GaAs 光子电路片上集成的前景。

摘要:

我们报道了在砷化镓衬底上制备的基于 MoSi 的超导纳米线单光子探测器。沉积在钝化 GaAs 表面上的 MoSi 具有与沉积在硅上的 MoSi 相同的临界温度。将 MoSi 直接沉积在 GaAs 的天然氧化物上时,临界温度略有下降。因此,MoSi 作为 GaAs 上的薄膜超导体表现良好。我们提出,MoSi 的非晶结构确保了其与 GaAs 基体的兼容性。采用曲折线设计,在 GaAs 上用 MoSi 制备了超导纳米线单光子探测器(SNSPDs)。该 SNSPD 的性能指标与在硅衬底上采用相同工艺制备的器件非常相似。我们在响应-偏置曲线中观察到一个平台,表明内部量子效率达到饱和。在 980 nm 波长下,即使温度升高到 2.2 K,该平台仍然存在。我们实现了 50 ps 的时间抖动和 29 ns 的恢复时间。这些结果表明了将 MoSi SNSPD 与 GaAs 光子电路集成的前景。

英文摘要:

We report on MoSi-based superconducting nanowire single-photon detectors on a gallium arsenide substrate. MoSi deposited on a passivated GaAs surface has the same critical temperature as MoSi deposited on silicon. The critical temperature decreases slightly on depositing MoSi directly on the native oxide of GaAs. Hence, MoSi works well as a thin-film superconductor on GaAs. We propose that the amorphous structure of MoSi ensures compatibility with the GaAs matrix. Superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) are fabricated with MoSi on GaAs using a meander-wire design. The SNSPD metrics are very similar to those of devices fabricated with the same procedure on a silicon substrate. We observe a plateau in the response-versus-bias curve signalling a saturated internal quantum efficiency. The plateau remains even at an elevated temperature, 2.2 K, at a wavelength of 980 nm. We achieve a timing jitter of 50 ps and a recovery time of 29 ns. These results point to the promise of integrating MoSi SNSPDs with GaAs photonic circuits.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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