超导NbN纳米线电热仿真及时间抖动分析

发布时间：2024-11-20 21:14

　　 通过建立电热模型,仿真分析了光子响应后纳米线上的热扩散过程和电信号产生过程,并研究分析了动态电感和外电路电阻对输出电压脉冲的影响。在此基础上,采用蒙托卡罗方法进一步分析了纳米线空间不均匀性所引起的时间抖动,约为6.478 5 ps。

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【部分图文】：

图2 SNSPD电热模型仿真流程图

通过更新热电阻Rn,来实现电方程与热方程的耦合计算。文章仿真流程如图2所示。2.3电热模型仿真结果

图5 引入热电不均匀性后到达时间的概率密度分布概率密度分布

图5分别展示了热电、宽度、厚度以及总的空间不均匀性下脉冲到达时间的概率密度分布,其中宽度和厚度分布不均匀性引起的时间抖动较小,概率密度分布曲线较为尖锐,到达时间分布较为集中,计算得到的时间抖动分别为0.6945ps和0.6990ps;热电和总体的空间不均匀性引起的时间抖动....

图1 纳米线电热模型示意图

超导纳米线单光子探测器工作时,取略小于其超导临界电流的偏置电流(文中取90%),吸收层采用超导薄膜材料制备成的纳米线蜿蜒结构,当光子被吸收后,入射区域出现“失超”,继而形成热点,热点散热并叠加焦耳热的影响,阻态区域会继续扩大到一定范围,但由于纳米线的热传导以及和衬底的热交换,阻态....

图3 仿真结果中各参数随时间变化曲线

利用Crank-Nicholson有限差分法对电热方程进行差分处理,使用2.2节中所建立的模型,模拟纳米线中阻态生长与消失的过程。纳米线中的电流、电阻、负载两端电压以及温度随时间的变化情况如图3所示。图3仿真结果中各参数随时间变化曲线

本文编号：4012368