太赫兹(THz)波段特别适合观测宇宙背景辐射、早期遥远天体、冷暗天体和被尘埃遮掩天体,在天文观测研究中占有不可替代的位置。超导THz探测器能够实现迄今为止最高的灵敏度,在宇宙学和天体物理观测上正扮演越来越重要的角色。其中,基于超导隧道结的THz非相干探测器(直接检波)与传统半导体探测器相比具有平面制备工艺的优势,从而易集成多像元阵,而与其它超导探测器相比具有工作温度高、响应速度快、动态范围大等优点。氮化铌(NbN)超导体具有较高能隙和临界转变温度(与常用超导材料铌相比),因此基于NbN隧道结的探测器能工作在更高的频率,同时可以在更高的温度展示高灵敏度,是目前发展的一个重要方向。本项目拟针对NbN隧道结的噪声机制、制备工艺、宽带响应技术以及THz信号输运与耦合特性进行系统研究,为其在极端环境应用(如南极和空间)打下基础。此外,该项目研究成果还可推广应用于国家安全、深空探测等领域的THz探测。
英文主题词Terahertz;NbN superconducting tunnel junction;direct detection;superconducting tunnel junction;