太赫茲超導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特性等的獨特波段，在天體物理和宇宙學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）。超導熱電子（HEB）混頻器是1.5 THz以上頻段外差接收機的首選探測器，但是仍然有較大的改進空間。超導相變邊緣探測器（TES）可以達到

2、背景噪聲極限的靈敏度，同時隨著多路讀出復用技術(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。
　　基于以上研究背景，本文詳細研究了超導熱電子混頻器和超導相變邊緣探測器的特性。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　1.詳細研究了NbN超導熱電子混頻器接觸電極對其性能的影響。發(fā)現(xiàn)當接觸電極處于電阻態(tài)時，因為變頻損耗增大導致接收機噪聲溫度急劇惡化，同時有效微橋長度由于臨近效應而縮短，電子擴散制冷起作用引起中頻帶寬增加。
　　2.初

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