激光直写制备大面积MoSi超导微米线单光子探测器的方法

"大面积MoSi超导微米线单光子探测器的激光直写制备方法与流程" 本文介绍了一种用于制备大面积MoSi超导微米线单光子探测器的创新激光直写技术，该技术尤其适用于红外单光子光探测领域。传统的超导单光子探测器通常采用电子束曝光技术，虽然能实现高精度的纳米线制备，但对大面积器件的制备成本高、曝光时间长，可能影响电子束能量稳定性和器件质量。针对这一问题，本发明提供了一种快速、高效的解决方案。 该方法包括以下步骤： 1. 清洗Si基片：首先使用丙酮、酒精和去离子水进行超声清洗，确保基片表面清洁无杂物，以便后续的薄膜沉积。 2. 氩离子清洗：基片进入磁控溅射系统的副室，通过氩离子轰击去除分子级别的表面杂质，提高薄膜与基片的结合性。 3. MoSi薄膜生长：将清洗后的基片移至主室，利用直流磁控溅射技术生长MoSi薄膜，为探测器的主体部分。 4. Nb5N6薄膜沉积：在MoSi薄膜上原位射频磁控溅射生长Nb5N6薄膜，作为超导层，以实现超导性能。 5. 图形设计与补偿：为了补偿微米线拐角处的曝光不足，设计大面积掩模版图形，并应用图形补偿技术。 6. 光刻工艺：取出样品，旋涂光刻胶S1805，采用激光直写光刻机进行曝光，根据所需的空间位置分布精确控制光刻过程。 激光直写制备方法的优势在于能够快速制备大面积的微米线结构，减少了传统电子束曝光的长时间曝光，从而避免了能量不稳定和成本过高的问题。此外，激光直写技术的高分辨率和灵活性使得复杂图案的制备变得可能，有助于优化微米线的几何形状，提升探测器的性能。 在实际应用中，这种大面积MoSi超导微米线单光子探测器有望应用于空间通信、激光雷达以及量子密钥分发等领域，其探测面积的增加不仅没有降低灵敏度，反而有可能通过优化设计提高整体性能。该技术的实现为单光子探测技术的进步提供了新的途径，促进了量子信息和量子通信技术的发展。