超导纳米线三维结构的均匀性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61571217
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0122.物理电子学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Superconducting nanowire single photon detectors are widely used in quantum key distribution, weak light detection, long distance imaging, deep space communications and so on. Superconducting nanowires with thickness of 3-10 nm and width of 50-200 nm are the key components of SNSPD devices. Material uniformity and homogeneity of graphics of nanowires directly determine important parameters of the device such as detection efficiency, dark count rate. Uniform nanowires are also keys of increasing device yield and device consistency, and basis for the preparation of a larger array device and the expansion of device applications areas. Combining COMSOL simulation and a variety of characterizing tools, this project will work on the basis of the front, deeply explore the relationship between the longitudinal dimension of the film crystalline and defects, surface and interface structure, the transverse dimensions of nanowire size and shape and the device performance, from three aspects which are the electro-thermal model, the growth and characterization of thin film materials. Evaluation system of three-dimensional structures of nanowires will be built with graphical software analysis. Using thin film buffer layer, exposure and graphic compensation, to superconducting nanowire uniformity will be comprehensively improved , thus breaking the two major bottleneck of the device size and yield, and providing support for further optimization and development of the SNSPD device.
超导纳米线单光子探测器(SNSPD)在量子密钥分发、微弱光检测、远距离成像、深空通讯等领域均具有重要应用价值。厚度在3-10纳米、宽度在50-200 纳米的超导线条是SNSPD器件的核心。纳米线条的材料均匀性和图形均匀性直接决定了器件的探测效率、暗记数等重要参数,均匀的纳米线条也是提高器件成品率和一致性的关键,是制备更大规模阵列器件、扩展器件应用领域的基础。本项目将在前面的工作基础之上,从电热模型分析、薄膜材料生长及性能表征三方面着手,通过COMSOL软件仿真结合多种表征手段深入探究纵向维度上薄膜的结晶状态和缺陷、表面和界面结构,横向维度上纳米线条尺寸和形状等与器件性能之间的关系。利用图形分析软件建立纳米线条三维结构均匀性评价体系。采用薄膜缓冲层、曝光补偿、图形补偿等措施全方位提高超导纳米线条均匀性,从而突破器件规模和成品率两大瓶颈,为进一步优化器件性能和推进器件的发展提供支撑。

结项摘要

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)在量子密钥分发、微弱光检测、远距离成像、深空通讯等领域均具有重要应用价值。厚度在3-10纳米、宽度在50-200 纳米的超导线条是SNSPD器件的核心。纳米线条的材料均匀性和图形均匀性直接决定了器件的探测效率、暗记数等重要参数,均匀的纳米线条也是提高器件成品率和一致性的关键,是制备更大规模阵列器件、扩展器件应用领域的基础。本项目从薄膜材料生长、纳米线优化加工及薄膜及纳米线均匀性分析三方面着手,结合多种表征手段深入探究纵向维度上薄膜的结晶状态和缺陷、表面和界面结构,横向维度上纳米线条尺寸和形状等与器件性能之间的关系。利用元素成像和图形分析手段建立纳米线条结构均匀性评价体系。采用增加靶材面积、添加缓冲层、保护层、图形优化等措施全方位提高超导纳米线条均匀性,有效提升了器件的关键性能,并将高性能器件应用到了测距和成像等领域。这些都为进一步优化器件性能和推进器件的发展提供支撑。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(9)
专利数量(5)
Preparation and Characterization of Ultrathin WSi Films for Superconducting Nanowire Single-Photon Detectors
超导纳米线单光子探测器用超薄 WSi 薄膜的制备与表征
  • DOI:
    10.1109/tasc.2019.2898700
  • 发表时间:
    2019-02
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Jin Jin;Fengfeng Fu;Xiaoqing Jia;Lin Kang;Zhihe Wang;Xuecou Tu;Labao Zhang;Biao Bing Jin;Jian Chen;Weiwei Xu;Peiheng Wu
  • 通讯作者:
    Peiheng Wu
Nb5N6 microbolometer for sensitive, fast-response, 2-mu m detection
Nb5N6 微测辐射热计,用于灵敏、快速响应、2 μ m 检测
  • DOI:
    10.1364/oe.26.015585
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Tu Xuecou;Xiao Peng;Kang Lin;Jiang Chengtao;Gu Xinle;Jiang Zhou;Su Runfeng;Jia Xiaoqing;Chen Jian;Wu Peiheng
  • 通讯作者:
    Wu Peiheng
六氮五铌微测热辐射计太赫兹阵列探测芯片研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    涂学凑;贾小氢;康琳;陈健;吴培亨
  • 通讯作者:
    吴培亨
Reflective grating-coupled structure improves the detection efficiency of THz array detectors.
反射式光栅耦合结构提高太赫兹阵列探测器的探测效率
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-26204-y
  • 发表时间:
    2018-05-23
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xiao P;Tu X;Kang L;Jiang C;Zhai S;Jiang Z;Pan D;Chen J;Jia X;Wu P
  • 通讯作者:
    Wu P
Sixteen-Pixel NbN Nanowire Single Photon Detector Coupled with 300-μm Fiber (Open Access)
十六像素 NbN 纳米线单光子探测器与 300 μm 光纤耦合(开放获取)
  • DOI:
    10.1109/jphot.2019.2954938
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Photonics Journal
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Chen Qi;Kang Lin;Chen Jian;Wu Peiheng;Zhang Biao;Zhang Labao;Ge Rui;Xu Ruiying;Wu Yang;Tu Xuecou;Jia Xiaoqing;Pan Danfeng
  • 通讯作者:
    Pan Danfeng

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其他文献

超导单光子探测器暗计数对激光测距距离的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张森;陶旭;冯志军;吴淦华;薛莉;闫夏超;张蜡宝;贾小氢;王治中;孙俊;董光焰;康琳;吴培亨
  • 通讯作者:
    吴培亨
氮化铌纳米线光学特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴洋;陈奇;徐睿莹;葛睿;张彪;陶旭;涂学凑;贾小氢;张蜡宝;康琳;吴培亨
  • 通讯作者:
    吴培亨
超导纳米线延迟线单光子成像器件进展及应用
  • DOI:
    10.3788/lop202158.1011002
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    激光与光电子学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔令东;赵清源;涂学凑;张蜡宝;贾小氢;康琳;陈健;吴培亨
  • 通讯作者:
    吴培亨

其他文献

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界面调控的超导纳米线单光子探测器
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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