JP4822715B2 - Superconducting photon detector - Google Patents
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Description
本発明は、可視光からＸ線領域までのフォトンの測定が可能な超伝導フォトン検出器に関し、特に、低ノイズ化を実現したものである。 The present invention relates to a superconducting photon detector capable of measuring photons from visible light to the X-ray region, and in particular, achieves low noise.
フォトン検出器は、医学分野でのレントゲン撮影や、未知の天体から飛来する光や宇宙線のエネルギーの検出、あるいは、半導体製造プロセス中の汚染物質の分析などに幅広く応用されている。
従来、フォトンを計測する検出器として、主に半導体検出器が用いられて来たが、超伝導トンネル接合を利用してフォトンを検出する超伝導フォトン検出器は、半導体検出器に比較して、エネルギー分解能（近接するエネルギーを弁別する分解能）が高く、高速での観測が可能であるため、次世代のフォトン検出器として期待を集めている。
Photon detectors are widely applied to radiography in the medical field, detection of light and cosmic ray energy flying from unknown celestial bodies, or analysis of contaminants in the semiconductor manufacturing process.
Conventionally, semiconductor detectors have been mainly used as detectors for measuring photons, but superconducting photon detectors that detect photons using a superconducting tunnel junction are compared to semiconductor detectors. Since it has high energy resolution (resolution to discriminate nearby energy) and can be observed at high speed, it is expected as a next-generation photon detector.
超伝導フォトン検出器は、図７の模式図に示すように、超伝導体３１及び３３が絶縁体３２で隔てられたサンドイッチ構造の超伝導トンネル接合素子を有している。この素子は、超伝導転移温度の１／１０程度の温度に冷却され、また、磁場が印加されて、超伝導状態を担うクーパー対によるトンネル電流が流れないようにされている。この素子に光子が入射すると、クーパー対が壊れて準粒子が生成され、準粒子によるトンネル電流が増加する。このトンネル電流の増加を測定することにより、入射した光子の数やエネルギーを知ることができる。
半導体のエネルギーギャップは１ｅＶ程度であるが、超伝導フォトン検出器の場合、超伝導エネルギーギャップが数ｍｅＶと小さいため、光子のエネルギーで励起されるキャリアー数（準粒子数）が多く、半導体フォトン検出器に比べて高精度の検出が可能になる。
The superconducting photon detector includes a superconducting tunnel junction element having a sandwich structure in which superconductors 31 and 33 are separated by an insulator 32, as shown in the schematic diagram of FIG. This element is cooled to a temperature of about 1/10 of the superconducting transition temperature, and a magnetic field is applied to prevent a tunnel current from flowing due to a Cooper pair responsible for the superconducting state. When a photon is incident on this element, the Cooper pair is broken and quasiparticles are generated, and the tunnel current due to the quasiparticles increases. By measuring this increase in tunneling current, the number and energy of incident photons can be known.
The energy gap of a semiconductor is about 1 eV, but in the case of a superconducting photon detector, since the superconducting energy gap is as small as several meV, the number of carriers excited by photon energy (the number of quasiparticles) is large. High-precision detection is possible as compared to the instrument.
下記非特許文献１には、超伝導トンネル接合素子の製造方法が記載されている。この方法では、フォトリソグラフィ技術を用いて、直径が７．５ｃｍのＳｉ基板上に面積が５０μｍ×５０μｍの接合素子を多数個形成している。
図８は、この製造方法で形成された超伝導トンネル接合素子の１つの断面を示している。この素子は、Ｓｉ基板１４上に、Ｓｉ基板１４をエッチングから保護するＭｇＯ膜１５を備え、その上に、微細形状にエッチング加工された、Ｎｂから成る下部超伝導電極１３、Ａｌ／ＡｌＯｘから成るトンネルバリア１２、及び、Ｎｂから成る上部超伝導電極１１の積層体を備え、その上にコーティングされた絶縁用のポリイミド膜１６と、ポリイミド膜１６のビアホールを通じて下部超伝導電極１３及び上部超伝導電極１１に接続する配線電極１７、１８とを備えている。
Ｓｉ基板１４の厚さは４００ｍｍであり、ＭｇＯ膜１５は５０ｎｍ、下部超伝導電極１３及び上部超伝導電極１１はそれぞれ２００ｎｍ、トンネルバリア１２は１５ｎｍの各厚さを有している。
Non-Patent Document 1 below describes a method for manufacturing a superconducting tunnel junction element. In this method, a large number of bonding elements having an area of 50 μm × 50 μm are formed on a Si substrate having a diameter of 7.5 cm by using a photolithography technique.
FIG. 8 shows a cross section of one of the superconducting tunnel junction elements formed by this manufacturing method. This element comprises an MgO film 15 for protecting the Si substrate 14 from etching on the Si substrate 14, and further comprises a lower superconducting electrode 13 made of Nb and Al / AlOx etched into a fine shape. A tunnel barrier 12 and a laminate of an upper superconducting electrode 11 made of Nb are provided, an insulating polyimide film 16 coated thereon, and a lower superconducting electrode 13 and an upper superconducting electrode through via holes in the polyimide film 16. 11 are connected to the wiring electrodes 17 and 18 connected to the wiring 11.
The thickness of the Si substrate 14 is 400 mm, the MgO film 15 has a thickness of 50 nm, the lower superconducting electrode 13 and the upper superconducting electrode 11 have a thickness of 200 nm, and the tunnel barrier 12 has a thickness of 15 nm.
ポリイミド膜１６は、ポリイミドの状態で溶媒可溶性を有するポリイミド材料にジアゾナフトキノン系の感光材を添加した感光性溶媒可溶ポリイミドを塗布し、溶媒を飛ばすための加熱処理を施して形成している。このポリイミド膜１６は、配線電極層を下層から絶縁する絶縁層として設けられており、ポリイミド膜の厚さは、２００ｎｍ〜６００ｎｍである。この膜にフォトリソグラフィ技術でビアホールを形成し、その上の全面に配線電極層を６００ｎｍの厚さに堆積し、不要部分をエッチングで除いて、所定パターンの配線電極１７、１８を形成している。
素子の加工を終えたＳｉ基板を５ｍｍ四方のチップに切断し、このチップを用いて超伝導フォトン検出器が作成される。このように超伝導トンネル接合素子をアレイ化することで検出器の有感面積を稼ぐことができる。
また、従来の超伝導トンネル接合素子では、配線電極の絶縁層をＳｉＯ2で形成したものや、Ｓｉ基板１４上のエッチング保護膜をＡｌ2Ｏ3で形成したもの、また、基板にＡｌ2Ｏ3（ｓａｐｐｈｉｒｅ）を使用したものなども知られている。
The processed Si substrate is cut into a 5 mm square chip, and a superconducting photon detector is produced using this chip. Thus, the sensitive area of a detector can be earned by arraying superconducting tunnel junction elements.
In the conventional superconducting tunnel junction element, the insulating layer of the wiring electrode is formed of SiO 2 , the etching protective film on the Si substrate 14 is formed of Al 2 O 3 , and the substrate is formed of Al 2 O. Those using 3 (sapphire) are also known.
しかし、従来の超伝導フォトン検出器では、低エネルギーのノイズが検出される。図９は、従来の超伝導フォトン検出器を用いて５．９ＫｅＶのエネルギーを有するＸ線を観測した結果を示している。この図の横軸は光子のエネルギーを示し、縦軸は光子の計測数を示している。図９が示すように、Ｘ線のエネルギーに相当する５．９ＫｅＶの箇所で計測数のピークが現れているが、それと共に、０．５ｅＶ以下の低エネルギーの高ノイズが検出されている。
このノイズの発生は、図１０に示すように、超伝導トンネル接合以外の部分に入射したフォトンが、膜厚の薄い絶縁層１６及びエッチング保護膜１５を透過して基板１４にまで達し、このフォトンのエネルギーを吸収した基板１４が振動してフォノンを発生することが原因している。
However, conventional superconducting photon detectors detect low energy noise. FIG. 9 shows the result of observing X-rays having energy of 5.9 KeV using a conventional superconducting photon detector. In this figure, the horizontal axis indicates photon energy, and the vertical axis indicates the number of photons measured. As shown in FIG. 9, a peak of the number of measurements appears at a location of 5.9 KeV corresponding to the energy of X-rays, and at the same time, high noise with low energy of 0.5 eV or less is detected.
As shown in FIG. 10, the generation of this noise is caused by photons incident on portions other than the superconducting tunnel junction passing through the thin insulating layer 16 and the etching protection film 15 and reaching the substrate 14. This is because the substrate 14 that has absorbed the energy generates vibrations to generate phonons.
このフォノンが、基板１４を伝わり、エッチング保護膜１５を介して超伝導トンネル接合の下部超伝導電極１３に達すると、クーパー対が崩壊し、準粒子が発生してトンネル接合のトンネル電流が増加する。フォノンのエネルギーは低く、また、基板１４内で多量の数のフォノンが発生するため、フォノンイベントによるノイズは、図９に示すように、低エネルギーの領域において極めて高い値を示す。
そのため、可視光を観測するときのように、識別しようとする光のエネルギーが小さい場合には、そのエネルギースペクトルがフォノンイベントによるスペクトルの中に埋もれて、検出することができなくなる。
When this phonon travels through the substrate 14 and reaches the lower superconducting electrode 13 of the superconducting tunnel junction via the etching protection film 15, the Cooper pair collapses, quasiparticles are generated, and the tunneling current of the tunnel junction increases. . Since the phonon energy is low and a large number of phonons are generated in the substrate 14, the noise due to the phonon event shows a very high value in a low energy region as shown in FIG.
Therefore, when the energy of light to be identified is small as in the case of observing visible light, the energy spectrum is buried in the spectrum due to the phonon event and cannot be detected.
本発明は、こうした従来の問題点を解決するものであり、フォノンイベントによる低エネルギーのノイズを除去することができる超伝導フォトン検出器を提供することを目的としている。 The present invention is intended to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a superconducting photon detector capable of removing low energy noise due to a phonon event.
本発明の超伝導フォトン検出器は、基板と下部超伝導電極との間に介在し、基板から入射する音響波の反射係数の絶対値が透過係数の絶対値よりも大きい材料で形成されたフォノン遮蔽層を備えている。
このフォノン遮蔽層は、基板から下部超伝導電極に入力するフォノンを遮断する。
Superconducting photon detector of the present invention is interposed between the substrate and a lower superconducting electrode, the absolute value of the reflection coefficients of the acoustic wave incident from the substrate is formed with larger material than the absolute value of the transmission coefficient phonons A shielding layer is provided.
The phonon shielding layer blocks phonons input from the substrate to the lower superconducting electrode.
また、本発明の超伝導フォトン検出器は、上部超伝導電極の上に積層された絶縁層と、この絶縁層の上に形成され、絶縁層の孔を通じて下部超伝導電極または上部超伝導電極に接続する配線電極とを備え、この絶縁層の一部が除去されて、上部超伝導電極または下部超伝導電極の少なくとも一部が露出している。
この超伝導フォトン検出器では、低エネルギーの光子が、絶縁層でエネルギーを吸収されることなく、露出箇所から超伝導トンネル接合に入射し、フォノンイベントによるノイズに埋もれること無く計測される。
The superconducting photon detector according to the present invention includes an insulating layer stacked on the upper superconducting electrode, and is formed on the insulating layer, and is formed on the lower superconducting electrode or the upper superconducting electrode through a hole in the insulating layer. And a wiring electrode to be connected. A part of the insulating layer is removed, and at least a part of the upper superconducting electrode or the lower superconducting electrode is exposed.
In this superconducting photon detector, low energy photons are incident on the superconducting tunnel junction from the exposed location without being absorbed by the insulating layer, and are measured without being buried in noise due to phonon events.
また、本発明の超伝導フォトン検出器では、フォノン遮蔽層をポリイミドの膜で形成している。
Ｓｉ等の基板にポリイミド膜を接合した場合、基板から入射する音響波の接合面での反射係数は極めて大きく、透過係数は極めて小さい。そのため、基板から超伝導トンネル接合へのフォノンの入射を完全に遮蔽することができる。
In the superconducting photon detector of the present invention, the phonon shielding layer is formed of a polyimide film.
When a polyimide film is bonded to a substrate such as Si, the reflection coefficient of the acoustic wave incident from the substrate on the bonding surface is extremely large and the transmission coefficient is extremely small. Therefore, the phonon incidence from the substrate to the superconducting tunnel junction can be completely shielded.
本発明の超伝導フォトン検出器は、フォノンイベントによる低エネルギーのノイズを除去することができ、低エネルギーの可視光を正確に観測することができる。 The superconducting photon detector of the present invention can remove low-energy noise due to phonon events, and can accurately observe low-energy visible light.
図１は、本発明の実施形態における超伝導フォトン検出器の超伝導トンネル接合素子を示している。
この素子は、Ｓｉ基板１４上に、Ｓｉ基板１４で発生したフォノンが超伝導トンネル接合に伝達するのを遮蔽するポリイミド膜２０を備えている。その他の構成は、従来の素子（図８）と同じであり、ポリイミド膜２０の上にエッチング保護膜１５を有し、エッチング保護膜１５の上に、Ｎｂから成る下部超伝導電極１３、Ａｌ／ＡｌＯｘから成るトンネルバリア１２、Ｎｂから成る上部超伝導電極１１、絶縁層１６、及び、配線電極１７、１８を備えている。
FIG. 1 shows a superconducting tunnel junction element of a superconducting photon detector according to an embodiment of the present invention.
This element includes a polyimide film 20 on the Si substrate 14 that shields transmission of phonons generated in the Si substrate 14 to the superconducting tunnel junction. The other structure is the same as that of the conventional element (FIG. 8), and has an etching protective film 15 on the polyimide film 20, and the lower superconducting electrode 13 made of Nb, Al / A tunnel barrier 12 made of AlOx, an upper superconducting electrode 11 made of Nb, an insulating layer 16, and wiring electrodes 17 and 18 are provided.
このフォノン遮蔽用ポリイミド膜２０は、前記非特許文献１に記載された溶媒可溶性のポリイミド材料を用いて、スピンコーティング法により成形している。
このポリイミド材料は、株式会社ピーアイ技術研究所から市販されている。このポリイミド材料を溶媒に溶かしてＳｉ基板上に滴下し、この基板を、回転数を制御しながら回転することにより、所望の膜厚の均一な膜を形成することができる。
図２は、滴下した液に含まれるポリイミド材料の含有量を変えてスピンコーティングを実施したときの基板の回転数と膜厚との関係を示している。この方法により、膜厚が４０ｎｍ以上の均質な膜を得ることができる。
This phonon shielding polyimide film 20 is formed by a spin coating method using a solvent-soluble polyimide material described in Non-Patent Document 1.
This polyimide material is commercially available from PI Technical Research Institute. By dissolving this polyimide material in a solvent and dropping it on a Si substrate, and rotating the substrate while controlling the number of rotations, a uniform film having a desired film thickness can be formed.
FIG. 2 shows the relationship between the number of rotations of the substrate and the film thickness when spin coating is performed by changing the content of the polyimide material contained in the dropped liquid. By this method, a homogeneous film having a film thickness of 40 nm or more can be obtained.
スピンコーティング法で成形した膜を１５０℃程度の温度で１０分間加熱乾燥すると、溶媒が除去されてポリイミド膜が生成する。この処理の間に、ポリイミド材料から「ブロック」と呼ばれる単機能のポリイミドが直接合成され、さらに、ブロックが重合してポリイミドが生成される。
このフォノン遮蔽用ポリイミド膜２０を形成したＳｉ基板１４の上に、エッチング保護膜１５、下部超伝導電極１３、トンネルバリア１２、上部超伝導電極１１、絶縁層１６及び配線電極１７、１８を形成する処理は、従来の素子と同じように行うことができる。
When the film formed by the spin coating method is heated and dried at a temperature of about 150 ° C. for 10 minutes, the solvent is removed and a polyimide film is formed. During this process, a single-function polyimide called “block” is directly synthesized from the polyimide material, and the block is polymerized to produce polyimide.
An etching protective film 15, a lower superconducting electrode 13, a tunnel barrier 12, an upper superconducting electrode 11, an insulating layer 16, and wiring electrodes 17 and 18 are formed on the Si substrate 14 on which the phonon shielding polyimide film 20 is formed. The processing can be performed in the same way as a conventional element.
図３は、３００ｎｍの膜厚のフォノン遮蔽用ポリイミド膜２０を設けた超伝導トンネル接合素子を備える超伝導フォトン検出器により５．９ＫｅＶのエネルギーを有するＸ線を観測した結果を示している。図３から明らかなように、この検出器は、フォノンイベントの影響を完全に遮蔽しており、フォノンに対し無雑音の結果が得られている。
こうした現象は、図４に示すように、基板１４から遮蔽層２０に入射する音響波の反射波Ｒと透過波Ｔとを考慮した場合、ポリイミドの遮蔽層２０では、反射の割合が高く、透過の割合が低いために現れる。
FIG. 3 shows the result of observing X-rays having energy of 5.9 KeV with a superconducting photon detector including a superconducting tunnel junction element provided with a phonon shielding polyimide film 20 having a thickness of 300 nm. As is apparent from FIG. 3, this detector completely shields the influence of the phonon event, and a noiseless result is obtained for the phonon.
As shown in FIG. 4, when the reflected wave R and the transmitted wave T of the acoustic wave incident on the shielding layer 20 from the substrate 14 are taken into consideration, such a phenomenon is high in the polyimide shielding layer 20, and the transmission rate is high. Appears because of the low percentage.
図５（ａ）には、超伝導トンネル接合素子の基板材料として使われているＳｉ及びＡｌ2Ｏ3（ｓａｐｐｈｉｒｅ）、従来の超伝導トンネル接合素子でエッチング保護層として使われているＭｇＯ及びＡｌ2Ｏ3（ｌａｙｅｒ）、並びに、この実施形態でフォトン遮蔽層を形成するポリイミドの各体積密度（ρ）、弾性係数（Ｃ）、及び固有音響インピーダンス（Ｚ）を示し、図５（ｂ）には、基板がＳｉまたはＡｌ2Ｏ3（ｓａｐｐｈｉｒｅ）であって、この基板にＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3またはポリイミドを接合した場合の透過係数（Ｔ）及び反射係数（Ｒ）を示している。 FIG. 5A shows Si and Al 2 O 3 (sapphire) used as substrate materials for a superconducting tunnel junction element, and MgO and Al used as an etching protective layer in a conventional superconducting tunnel junction element. 2 O 3 (layer) and the volume density (ρ), elastic modulus (C), and specific acoustic impedance (Z) of polyimide forming the photon shielding layer in this embodiment are shown in FIG. Shows the transmission coefficient (T) and reflection coefficient (R) when the substrate is Si or Al 2 O 3 (sapphire) and MgO, Al 2 O 3 or polyimide is bonded to the substrate.
ここで、Ｚ＝√（ρ・Ｃ）である。また、Ｔ＝１＋Ｒが成り立つ。Ｒは、基板１４の固有音響インピーダンスをＺsub、遮蔽層２０の固有音響インピーダンスをＺbufとするとき、
Ｒ＝（Ｚsub−Ｚbuf）／（Ｚsub＋Ｚbuf）
となり、Ｔは、
Ｔ＝２Ｚbuf／（Ｚsub＋Ｚbuf）
となる。
また、反射係数Ｒ及び透過係数Ｔの大きさを見るため、
Ｒa＝｜Ｒ｜2
Ｔa＝１−｜Ｒ｜2＝１−Ｒa
を算出している。
Here, Z = √ (ρ · C). Further, T = 1 + R is established. R is Z sub as the specific acoustic impedance of the substrate 14, and Z buf as the specific acoustic impedance of the shielding layer 20.
R = (Z sub −Z buf ) / (Z sub + Z buf )
And T is
T = 2Z buf / (Z sub + Z buf )
It becomes.
In order to see the size of the reflection coefficient R and the transmission coefficient T,
R a = | R | 2
T a = 1− | R | 2 = 1−R a
Is calculated.
図５（ｂ）から明らかなように、ＭｇＯやＡｌ2Ｏ3では、基板がＳｉ及びＡｌ2Ｏ3（ｓａｐｐｈｉｒｅ）のいずれであっても、反射係数Ｒの絶対値に比べて透過係数Ｔの絶対値の方が大きいが、ポリイミドでは、逆に、基板がＳｉ及びＡｌ2Ｏ3（ｓａｐｐｈｉｒｅ）のいずれであっても、透過係数Ｔの絶対値に比べて反射係数Ｒの絶対値の方が大きい。しかも、透過係数Ｔの絶対値は、ＭｇＯやＡｌ2Ｏ3に比べて、桁違いに小さい。そのため、遮蔽層２０を介して下部超伝導電極１３に入力するフォノンを完全にシャットアウトすることができる。 As apparent from FIG. 5B, in MgO and Al 2 O 3 , the transmission coefficient T is higher than the absolute value of the reflection coefficient R regardless of whether the substrate is Si or Al 2 O 3 (sapphire). In absolute terms, the absolute value of the reflection coefficient R is greater than the absolute value of the transmission coefficient T, regardless of whether the substrate is Si or Al 2 O 3 (sapphire). large. Moreover, the absolute value of the transmission coefficient T is orders of magnitude smaller than that of MgO or Al 2 O 3 . Therefore, the phonons input to the lower superconducting electrode 13 through the shielding layer 20 can be completely shut out.
図６は、エネルギーが低い可視光の観測に適した超伝導フォトン検出器の超伝導トンネル接合素子を示している。この素子は、Ｓｉ基板１４上にフォノン遮蔽用ポリイミド膜２０を設けるとともに、上部超伝導電極１１及び下部超伝導電極１３を覆う絶縁層１６を除去して、上部超伝導電極１１及び下部超伝導電極１３の一部が露出するように構成している。
この超伝導フォトン検出器では、ポリイミド膜２０のためにフォノンによる低エネルギーのノイズが遮蔽され、一方、低エネルギーの可視光は、絶縁層１６でエネルギーが吸収されること無く、超伝導トンネル接合素子に入射する。そのため、低エネルギーの可視光を、ノイズに埋もれずに計測することができる。
FIG. 6 shows a superconducting tunnel junction element of a superconducting photon detector suitable for observing visible light with low energy. In this device, a phonon shielding polyimide film 20 is provided on a Si substrate 14 and the insulating layer 16 covering the upper superconducting electrode 11 and the lower superconducting electrode 13 is removed, so that the upper superconducting electrode 11 and the lower superconducting electrode are removed. A part of 13 is exposed.
In this superconducting photon detector, low energy noise due to phonons is shielded by the polyimide film 20, while low energy visible light is not absorbed by the insulating layer 16, and the superconducting tunnel junction device. Is incident on. Therefore, low energy visible light can be measured without being buried in noise.
なお、フォノン遮蔽に用いるポリイミド膜２０の膜厚は、均一な厚さが得られる範囲であれば良い。ポリイミド膜２０の膜厚が不均一であると、その後に積層する、極めて薄い超伝導トンネル接合のトンネルバリア１２に破断などの損傷が生じ、良好な特性が得られない。
また、ポリイミド材料としては、特開２００３−９８６６７号公報に記載されている材料などを使用することもできる。
In addition, the film thickness of the polyimide film 20 used for phonon shielding should just be the range in which uniform thickness is obtained. If the film thickness of the polyimide film 20 is not uniform, the tunnel barrier 12 of an extremely thin superconducting tunnel junction to be laminated thereafter is damaged such as breakage, and good characteristics cannot be obtained.
Moreover, as a polyimide material, the material etc. which are described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-98667 can also be used.
また、ここではフォノン遮蔽層の材料としてポリイミドを用いる場合について説明したが、基板との接合面において、基板から入射する音響波の反射係数の絶対値が透過係数の絶対値より大きくなる材料であって、均一な膜厚が得られる有機材料または無機材料であれば、ポリイミドに代えて用いることができる。
また、ここでは、超伝導トンネル接合素子をエッチングで形成しているため、ポリイミド膜２０の上にエッチング保護膜１５を設けているが、他の方法で素子を形成する場合には、エッチング保護膜は不要である。
Further, here, the case where polyimide is used as the material of the phonon shielding layer has been described. However, the absolute value of the reflection coefficient of the acoustic wave incident from the substrate is larger than the absolute value of the transmission coefficient at the bonding surface with the substrate. Any organic material or inorganic material that can provide a uniform film thickness can be used instead of polyimide.
Here, since the superconducting tunnel junction element is formed by etching, the etching protection film 15 is provided on the polyimide film 20. However, when the element is formed by other methods, the etching protection film is provided. Is unnecessary.
本発明の超伝導フォトン検出器は、レントゲン撮影を行う医学分野、星の光や宇宙線を観測する天文分野、半導体製造プロセス中の汚染物質を分析する工業分野など、各種分野において、低エネルギーのフォトンが観測できる検出器として幅広く利用することができる。 The superconducting photon detector of the present invention has low energy in various fields such as the medical field for X-ray imaging, the astronomical field for observing star light and cosmic rays, and the industrial field for analyzing contaminants in the semiconductor manufacturing process. It can be widely used as a detector that can observe photons.
１１ 上部超伝導電極
１２ トンネルバリア
１３ 下部超伝導電極
１４ Ｓｉ基板
１５ ＭｇＯ膜
１６ 絶縁膜
１７ 配線電極
１８ 配線電極
２０ フォノン遮蔽層
３１ 超伝導体
３２ 絶縁体
３３ 超伝導体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Upper superconducting electrode 12 Tunnel barrier 13 Lower superconducting electrode 14 Si substrate 15 MgO film 16 Insulating film 17 Wiring electrode 18 Wiring electrode 20 Phonon shielding layer 31 Superconductor 32 Insulator 33 Superconductor
Claims (3)
前記基板と前記下部超伝導電極との間に介在し、前記基板から入射する音響波の反射係数の絶対値が透過係数の絶対値よりも大きい材料で形成されたフォノン遮蔽層を備える超伝導フォトン検出器。 A superconducting photon detector having a lower superconducting electrode, a tunnel barrier and an upper superconducting electrode stacked on a substrate,
Interposed between the lower superconducting electrode and the substrate, the superconducting photons having the absolute value phonon shielding layer formed of a larger material than the absolute value transmission coefficient of the reflection coefficient of the acoustic wave incident from the substrate Detector.
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2005
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