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发布时间：2025-07-25 11:50:00 人气：
基于高温超导材料构建单光子探测器
前言
单光子探测器（Single-Photon Detectors, SPD）是量子通信、量子计算、生物成像、激光雷达等领域的核心技术。当前最先进的SNSPD通常使用低温超导材料（如NbN），但这类材料需要在极低温（约2–4K）下工作，依赖昂贵的液氦冷却系统。
因此，目前的重点研究方向是：寻找能在更高温度工作的单光子探测材料——特别是高温超导体（High-Tsuperconductors），从而降低系统冷却成本，提升实用性。
现有研究成果
三层垂直异质结示意图
此前，MIT和新加坡国立大学科研团队合作成功制备出基于 BSCCO材料构建的高温超导单光子探测器，如上图所示自下而上分别为：SiO₂ / Si 基底；超平金电极（未图示细节），BSCCO 薄片（绿色层），hBN 覆盖层（透明蓝色块），红色激光表示。
BSCCO SNW 的电流-电压（I-V）特性曲线
图示表明该异质结在电流方向切换时，表现出非线性开关行为，这是单光子探测器工作所需的亚稳态特性，对产生瞬时电压脉冲至关重要。
转移测试
近日，我司联合南京某研究所就基于高温超导材料构建单光子探测器的研究方向成功转移出类似的基于BSCCO 薄片的三层垂直型异质结，转移效果完美符合预期，设备的综合性能得到了研究人员的高度认可。
最终转移成果
此次我司实验室现场转移出的三层垂直型异质结，上层的氮化硼作为非常良好绝缘层，可以用作封装保护，中间层的BSCCO可以吸收光子形成局部热响应，下层的金电极可以接读出电路，记录热响应后具体的电阻变化、电压跃迁、临界电流降低等。
该异质结结构整体具有灵敏度高；基于热学机制，波长宽带响应（包括中红外、远红外）；不需要复杂纳米图案（如SNSPD中蛇形线结构）等优点，是单光子热响应探测的一个前沿研究方向。
具体转移步骤
准备好衬底材料
具体结构为硅衬底上附着8个超平坦扇形金电极，略微高于硅衬底，方便后面的异质结转移贴合。
BSCCO转移贴合到衬底上金电极
↑转移过程（BSCCO转移贴合到衬底上金电极）
↑BSCCO完整覆盖了8个金电极，形成两层异质结
氮化硼转移贴合到BSCCO
氮化硼属于透明、惰性、绝缘材料，此处主要起封装保护作用。
注：
此处的转移难点：转移的氮化硼需要薄层，约为5–15 nm，这个厚度下的氮化硼近乎透明，非常考验整个转移系统的综合性能及人机交互的设计优越性。
↑氮化硼透明薄层（20X物镜）
↑对准后，准备贴合
↑贴合线即将经过整个三层异质结
↑热释放后，抬起
转移过程视频（经过加速处理）：
了解详情信息
谱量官网：https://www.szploptics.com
谱量商城：https://www.plctss.com
