Superconducting Nanowire Single Photon Detectors (SNSPDs) are a promising technology for detecting single photon emissions with high efficiency and low noise. This detector class has numerous applications in quantum optics, communication, and sensing. One typical design for these devices is the hairpin structure, in which a superconducting nanowire is patterned into a meandering shape. The combination of academic research and interest from the industry is boosting the development of hairpin SNSPD devices to achieve high detection efficiency while maintaining fast response time and low jitter, requiring optimization of the device geometry, materials properties, and sophisticated readout electronics. This thesis qualitatively enquires about different device geometries, varying turn designs and features. Moreover, proposing a promising experimental setup with the potential of being scaled up to simultaneously test numerous devices with a varying magnetic field, driving the hairpin SNSPDs to their detection limit, and enabling further quantitative studies to deepen the understanding of the underlying mechanisms currently hindering the SNSPDs. Analyzing the acquired data draws results regarding the critical current and dark counts trends. Furthermore, at low magnetic field strength, the enquired devices are found to have their critical current enhanced. Moreover, comparisons are drawn among similar design structures. Furthermore, a discussion on manufacturing defects detrimental to the SNSPD performance is initiated. Finally, further studies on this topic adopting the presented method are encouraged to acquire additional quantitative results to be compared with theoretical models describing the thin superconducting structures. / Superconducting Nanowire Single Photon Detectors (SNSPD) är en lovande teknik för att detektera utsläpp av enstaka fotoner med hög effektivitet och lågt brus. Denna detektorkategori har många tillämpningar inom kvantoptik, kommunikation och avkänning. En typisk konstruktion för dessa anordningar är hairpin-strukturen, där en supraledande nanotråd är mönstrad i en slingrande form. Kombinationen av akademisk forskning och intresse från industrin ökar utvecklingen av hairpin-SNSPD-enheter för att uppnå hög detektionseffektivitet med bibehållen snabb responstid och låg jitter, vilket kräver optimering av enhetens geometri, materialegenskaper och sofistikerad avläsningselektronik. I denna avhandling undersöks kvalitativt olika anordningsgeometrier, varierande vridningsdesign och funktioner. Dessutom föreslås en lovande experimentell uppställning med potential att skalas upp för att samtidigt testa många anordningar med ett varierande magnetfält, vilket driver hairpin-SNSPD:erna till sin detektionsgräns och möjliggör ytterligare kvantitativa studier för att fördjupa förståelsen av de underliggande mekanismer som för närvarande hindrar SNSPD:erna. Analysen av de insamlade uppgifterna ger resultat när det gäller den kritiska strömmen och trenderna för mörkertalet. Dessutom visar sig de undersökta enheterna ha en ökad kritisk strömstyrka vid låg magnetfältsstyrka. Dessutom görs jämförelser mellan liknande konstruktionsstrukturer. Dessutom inleds en diskussion om tillverkningsfel som är skadliga för SNSPD:s prestanda. Slutligen uppmuntras ytterligare studier i detta ämne med den presenterade metoden för att få ytterligare kvantitativa resultat som kan jämföras med teoretiska modeller som beskriver tunna supraledande strukturer.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-329336 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Arthur Sutton, James |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:236 |
Page generated in 0.0022 seconds