铌钛超导热电子测辐热仪的设计、制备和表征

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61101010
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    贾小氢
  • 依托单位：
    南京大学
  • 学科分类：
    F0120.太赫兹理论与技术
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

太赫兹检测技术是太赫兹电子技术中的关键技术之一，超导热电子测辐热仪是一种太赫兹频段重要的检测器，具有噪声温度低、本振功率要求低、频谱响应范围宽的优点。铌钛材料是目前应用较广的超导材料之一，但仅限于体材料的应用。本项目结合本人在超导热电子测辐热仪设计制备上的经验和高性能复合铌钛薄膜的制备基础上，将实现超导铌钛热电子测辐热仪的设计、制备及表征，并与我们小组已成熟掌握的氮化铌超导热电子测辐热仪进行对比研究，进而进一步揭示超导热电子测辐热仪的机制、提高其性能。

结项摘要

超导热电子测辐射热计(hot electron bolometer, HEB)基于超导微桥中的热电子效应，可以对太赫兹(THz)信号进行高灵敏检测。由于其优异的检测灵敏度，已被应用于天文、遥感、成像等前沿技术的研究及应用中。本项目根据HEB器件的特点及应用需要，使用磁控溅射技术，在高阻硅(Si)衬底上，研究制备并优化了纳米厚度的氮化铌(NbN)和特殊掺杂的铌(Nb*)超薄薄膜。并利用多种现代技术分析手段，研究了薄膜的表面和界面性能、化学元素配比、晶格结构等特性。利用制备出的多种高质量的超导薄膜，制备出具有高灵敏特性的超导HEB器件，表征了器件电学特性和混频特性，取得了以下的研究结果。. 1.利用六氮五铌薄膜做为缓冲层，大幅提升了Si衬底上氮化铌薄膜的超导电性，在薄膜厚度小于10 nm情况下，与没有缓冲层的氮化铌薄膜相比，具有六氮五铌缓冲层的氮化铌薄膜，其超导转变温度可以提升5-8 K，超导临界电流密度提升1个数量级。30 nm六氮五铌薄膜缓冲层上，6 nm氮化铌薄膜的超导转变温度可高达13.5 K，临界电流密度达1.36×10e7 A/cm2 ，高于MgO衬底上的氮化铌薄膜的超导性能，是目前报道的最好结果。. 2.分析研究了六氮五铌缓冲层提升氮化铌薄膜超导性能的主要因素，提出薄膜中应力分配调节超导性能的模型，并利用XRD、TEM等多种分析手段证明了这一模型。这为进一步提升超导薄膜性能，优化HEB器件特性打下了技术基础。. 3.研究制备了特殊掺杂的超导铌（Nb*）薄膜，并利用1 nm厚度的氮化铝做为Nb*薄膜的保护层，有效防止了Nb*薄膜与环境中氧元素的反应导致的超导性能退化。测量结果表明，厚度为6.5 nm的Nb*薄膜超导转变温度可达7.45 K，临界电流密度达8.15×10e6 A/cm2，远高于同等厚度的普通纯铌薄膜的超导性能。. 4.利用研究制备的铌基超导超薄薄膜，制备了超导HEB器件，表征了器件的超导电性和对太赫兹信号的检测性能，并深入研究了材料、薄膜厚度与微桥尺寸对器件性能的影响。. 本项目共发表SCI论文3篇（第一作者均已标注），申请专利5项（已授权2项），其中第一申请人3项（已授权1项），参加国际会议5人次，培养硕士研究生3人，超额完成了项目目标。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（7）
专利数量（0）
A flexible wideband bandpass terahertz filter using multi - layer metamaterials
使用多层超材料的柔性宽带带通太赫兹滤波器
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Applied Physics B: Lasers and Optics
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    X. M. Huang;D. Zhou;G. S. Wang;X. Q. Jia;H. Lu;L. Kang;W. W. Xu;J. Chen;P. H. Wu
  • 通讯作者：
    P. H. Wu
High Performance Ultra-Thin Niobium Films for Superconducting Hot-Electron Devices
用于超导热电子器件的高性能超薄铌薄膜
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Applied Superconductivity
  • 影响因子：
    1.8
  • 作者：
    Jia; X. Q.;Kang; L.;Liu; X. Y.;Wang; Z. H.;Jin; B. B.;Mi; S. B.;Chen; J.;Xu; W. W.;Wu; P. H.
  • 通讯作者：
    P. H.
Extraordinary Transmission through Fractal-Featured Metallic and Superconducting Films at Terahertz Frequency
太赫兹频率下具有分形特征的金属和超导薄膜的非凡传输
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Chinese Physics Letters
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    WU Jing-Bo;BAO Yong-Jun;JIA Tao;JIA Xiao-Qing;CAO Chun-Hai;KANG Lin;XU Wei-Wei;CHEN Jian;WU Pei-Heng
  • 通讯作者：
    WU Pei-Heng
Fabrication of a strain-induced high performance NbN ultrathin film by a Nb5N6 buffer layer on Si substrate
Si 衬底上 Nb5N6 缓冲层应变诱导高性能 NbN 超薄膜的制备
  • DOI：
    10.1088/0953-2048/27/3/035010
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Superconductor Science and Technology
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Kang; L.;Gu; M.;Yang; X. Z.;Chen; C.;Tu; X. C.;Jin; B. B.;Xu; W. W.;Chen; J.;Wu; P. H.
  • 通讯作者：
    P. H.
Enhanced slow light in superconducting electromagnetically induced transparency metamaterials
超导电磁感应透明超材料中的增强慢光
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Superconductor Science and Technology
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Jin; B. B.;Wu; J. B.;Zhang; C. H.;Jia; X. Q.;Jia; T.;Kang; L.;Chen; J.;Hwu; P.
  • 通讯作者：
    P.

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其他文献

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
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
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：
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  • 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
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

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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

        graph TD
          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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