Détection de photons et d'électrons uniques par de nanostructures supraconductrices

Un nanofil supraconducteur (typiquement 100 nm de large et 10 nm d’epaisseur), polarise par un courant legerement sous-critique, est sensible a l’absorption d’une quantite d’energie de l’ordre de l’electron-volt, suffisante pour initier localement une transition resistive detectable. L’application a la detection de photons uniques a demarre il y a une dizaine d’annees avec des nanofilaments de NbN et NbTiN. Ces dispositifs ont demontre des performances, en termes de sensibilite, de rapidite et de comptage noir, superieures aux autres techniques de detection, particulierement pour les longueurs d’ondes utilisees en telecommunications (1. 3 µm – 1. 55 µm). Dans ce travail de these, nous etudions la reponse induite par une excitation incidente de nature lumineuse ou electronique pour une meme nanopiste supraconductrice. En utilisant la colonne d’un microscope electronique a balayage comme source de particules, nous avons mis en evidence la sensibilite de ces structures a des electrons uniques avec des efficacites de detection proches de l’unite pour des energies incidentes entre 10 keV et 20 keV. Ce dispositif experimental nous a egalement permis de realiser des cartes d’efficacite de detection de la surface d’un detecteur en NbTiN et de sonder localement la reponse du nanofil avec une resolution spatiale inferieure a 100 nm. En detection de photon nous avons observe que le mouvement de vortex induits par un champ magnetique exterieur pouvait faciliter l’apparition d’une transition resistive detectable, se traduisant par une augmentation de la sensibilite. On parle d’un regime de detection assiste par « vortex-flow ».