[发明专利]一种大面积、低成本的超导纳米线单光子探测器的制备方法

摘要

本发明公开了一种大面积、低成本的超导纳米线单光子探测器的制备方法，在基底表面制备一层超导薄膜材料；在超导薄膜上制备一层反射辅助成像膜层，反射辅助层结构主要起增强放大成像信息中的倏逝波成分；在反射辅助成像膜层上制备一层成像层；接着制备一层透射辅助成像膜层，该层主要起激发表面等离子体波，将高级次衍射波耦合进表面等离子体当中；利用表面等离子体光刻技术，通过光刻工艺获得设计的超导纳米线单光子探测器结构；通过刻蚀传递方法，将成像层中的纳米线探测器结构传递到下层超导薄膜层，获得最终的超导纳米线单光子探测器。本发明有效克服目前纳米线单光子探测器件加工依赖电子束曝光耗时较长、成本较高的难题。

主权项

1.一种大面积、低成本的超导纳米线单光子探测器的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤(1)选择平整的基底；步骤(2)在基底表面制备一层超导薄膜，超导薄膜层的厚度为d₁＝2～100nm；步骤(3)在超导薄膜层上制备一层反射式辅助成像膜层，厚度d₂＝10～100nm；控制表面平整度≦2nm；步骤(4)在反射式辅助成像膜层上制备一层成像膜层，控制胶厚d₃＝15～150nm；步骤(5)在成像膜层上继续制备一层透射式辅助成像膜层，厚度为d₄＝10～100nm；步骤(6)利用表面等离子体光刻技术，在成像膜层上显影得到所需的超导纳米线单光子探测器结构，所得到的纳米线单光子探测器结构：面积d₅＝0.05mm～100mm，电极图形宽度d₆＝1μm～500μm，纳米线图形周期d₇＝40nm～500nm，线宽d₈＝15～300nm；步骤(7)对步骤(6)中得到的单光子探测器结构进行刻蚀，将成像层中的探测器结构转移到底层反射辅助成像膜层当中；步骤(8)在步骤(7)中得到的反射辅助成像膜层中的单光子探测器结构进行二次刻蚀传递，将探测器图形结构传递到底层的超导材料当中；步骤(9)将残余的反射辅助成像膜层材料通过化学方法进行去除，从而在超导薄膜材料中得到最终的超导纳米线单光子探测器。