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- 發布時間2020-10-08 17:25
- 發布人金彩集(ji)團(tuan)
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靈(ling)敏的微(wei)波探測器(qi)在射(she)電天文(wen)學(xue)，暗物質(zhi)軸(zhou)子搜索(suo)和(he)超(chao)導量子信息科(ke)學(xue)中至關(guan)重要(yao)。獲得(de)(de)高靈(ling)敏度(du)輻射(she)熱測定的常規策略是納米加(jia)工更小尺寸(cun)的器(qi)件(jian)，以(yi)增強熱響應。然而，由于表(biao)面(mian)(mian)污染(ran)，在具有大比表(biao)面(mian)(mian)積的器(qi)件(jian)中，難以(yi)獲得(de)(de)有效的光子耦合，并(bing)且難以(yi)維持材(cai)料性(xing)能。
有(you)鑒(jian)于此，近日，美國雷神公(gong)司Kin Chung Fong等提出了一種基于單層石墨烯的薄輻射熱傳感器。為了利用石墨烯的微小電子比熱和導熱率，開發了嵌入在微波諧振器中的超導體-石墨烯-超導體約瑟夫森結輻射熱測量儀，其諧振頻率為7.9 GHz，耦合效率超過99％。約瑟夫森開關電流對工作溫度、電荷密度、輸入功率和頻率的依賴性表明，每平方根赫茲的等效噪聲功率為7×10-19 W，對應于單個32千兆赫光子的能量分辨率，達到由內部熱波動在0.19 K下施加的基本極限。本文的結果表明，二維材料可以使輻射熱計的開發具有熱力學定律所允許的最高靈敏度。
圖1. 基于石墨烯的約瑟夫森結微波輻射熱計。
圖2. GJJ開關電流的特性。
圖3. 將該器件用作測輻射熱儀并測量探測器效率。
圖4. 輻射熱計的靈敏度和基本波動極限。
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