太赫茲超導(dǎo)熱電子混頻器和相變邊緣探測器特性研究.pdf

1、太赫茲波段是觀測原初引力波、宇宙微波背景輻射、星系形成和演化、恒星和行星系統(tǒng)的形成和演化、地外行星大氣物理化學(xué)特性等的獨(dú)特波段，在天體物理和宇宙學(xué)研究中具有不可替代的作用。國際上已經(jīng)建立了一系列太赫茲望遠(yuǎn)鏡（如：ALMA、SOFIA、JCMT、APEX等），并安裝了高靈敏度相干或非相關(guān)探測器（及陣列）。超導(dǎo)熱電子（HEB）混頻器是1.5 THz以上頻段外差接收機(jī)的首選探測器，但是仍然有較大的改進(jìn)空間。超導(dǎo)相變邊緣探測器（TES）可以達(dá)到

2、背景噪聲極限的靈敏度，同時(shí)隨著多路讀出復(fù)用技術(shù)的成熟已經(jīng)成為寬帶連續(xù)譜探測成像系統(tǒng)的優(yōu)先選項(xiàng)。
　　基于以上研究背景，本文詳細(xì)研究了超導(dǎo)熱電子混頻器和超導(dǎo)相變邊緣探測器的特性。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　1.詳細(xì)研究了NbN超導(dǎo)熱電子混頻器接觸電極對其性能的影響。發(fā)現(xiàn)當(dāng)接觸電極處于電阻態(tài)時(shí)，因?yàn)樽冾l損耗增大導(dǎo)致接收機(jī)噪聲溫度急劇惡化，同時(shí)有效微橋長度由于臨近效應(yīng)而縮短，電子擴(kuò)散制冷起作用引起中頻帶寬增加。
　　2.初

3、步探索了鐵基超導(dǎo)熱電子混頻器的電特性。在鐵基超導(dǎo)薄膜特性表征的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并制備了鐵基超導(dǎo)熱電子混頻器，發(fā)現(xiàn)因?yàn)檫^刻蝕，器件臨界溫度從15 K降低到6 K，鐵基超導(dǎo)熱電子混頻器需求的本振功率約為500 nW，與NbN超導(dǎo)熱電子混頻器相當(dāng)。該項(xiàng)工作的研究成果有助于將來繼續(xù)優(yōu)化鐵基超導(dǎo)熱電子混頻器。
　　3.詳細(xì)研究了薄膜支撐的超導(dǎo)相變邊緣探測器的電特性。超導(dǎo)TES探測器的臨界溫度經(jīng)過KOH濕刻后降低為350 mK，同時(shí)正常態(tài)電阻增大到