We have developed a single-photon detector based on superconducting amorphous tungsten–silicon alloy (a-WxSi1x) nanowire. Our device made from a uniform a-WxSi1x nanowire covers a practical detection area (16μm×16μm) and shows high sensitivity featuring a plateau of the internal quantum efficiencies, i.e., efficiencies of generating an electrical pulse per absorbed photon, over a broad wavelength and bias range. This material system for superconducting nanowire detector technology could overcome the limitations of the prevalent nanowire devices based on NbN and lead to more practical, ideal single-photon detectors having high efficiency, low noise, and high count rates.

1.
G. N.
Gol’tsman
,
O.
Okunev
,
G.
Chulkova
,
A.
Lipatov
,
A.
Semenov
,
K.
Smirnov
,
B.
Voronov
, and
A.
Dzardanov
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
705
(
2001
).
2.
R. H.
Hadfield
,
Nat. Photonics
3
,
696
(
2009
).
3.
H.
Takesue
,
S. W.
Nam
,
Q.
Zhang
,
R. H.
Hadfield
,
T.
Honjo
,
K.
Tamaki
, and
Y.
Yamamoto
,
Nat. Photonics
1
,
343
(
2007
).
4.
J.
Chen
,
J. B.
Altepeter
,
M.
Medic
,
K. F.
Lee
,
B.
Gokden
,
R. H.
Hadfield
,
S. W.
Nam
, and
P.
Kumar
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
133603
(
2008
).
5.
C.
Clausen
,
I.
Usmani
,
F.
Bussie`res
,
N.
Sangouard
,
M.
Afzelius
,
H.
de Ridematten
, and
N.
Gisin
,
Nature (London)
469
,
508
(
2011
).
6.
M. J.
Stevens
,
B.
Baek
,
E. A.
Dauler
,
A. J.
Kerman
,
R. J.
Molnar
,
S. A.
Hamilton
,
K. K.
Berggren
,
R. P.
Mirin
, and
S. W.
Nam
,
Opt. Express
18
,
1430
(
2010
).
7.
E.
Knill
,
R.
Laflamme
, and
G. J.
Milburn
,
Nature (London)
409
,
46
(
2001
).
8.
A.
Cabello
,
A.
Rossi
,
G.
Vallone
,
F.
De Martini
, and
P.
Mataloni
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
040401
(
2009
).
9.
A. D.
Semenov
,
G. N.
Gol’tsman
, and
A. A.
Korneev
,
Physica C
351
,
349
(
2001
).
10.
A.
Verevkin
,
J.
Zhang
,
R.
Sobolewski
,
A.
Lipatov
,
O.
Okunev
,
G.
Chulkova
,
A.
Korneev
,
K.
Smirnov
, and
G. N.
Gol’tsman
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
4687
(
2002
).
11.
A. J.
Kerman
,
E. A.
Dauler
,
J. K. W.
Yang
,
K. M.
Rosfjord
,
V.
Anant
,
K.
Berggren
,
G. N.
Gol'tsman
, and
B. M.
Voronov
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
101110
(
2007
).
12.
Y.
Korneeva
,
I.
Florya
,
A.
Semenov
,
A.
Korneev
, and
G.
Goltsman
,
IEEE Trans. Appl. Supercond.
21
,
323
(
2011
).
13.
F.
Marsili
,
F.
Najafi
,
E.
Dauler
,
F.
Bellei
,
X.
Hu
,
M.
Csete
,
R. J.
Molnar
, and
K. K.
Berggren
,
Nano Lett
11
,
2048
(
2011
).
14.
15.
S.
Wolf
and
W. H.
Lowrey
,
Phys. Rev. Lett.
39
,
1038
(
1977
).
16.
D. B.
Haviland
,
Y.
Liu
, and
A. M.
Goldman
,
Phys. Rev. Lett.
62
,
2180
(
1989
).
17.
R. H.
Hadfield
,
M. J.
Stevens
,
S. S.
Gruber
,
A. J.
Miller
,
R. E.
Schwall
,
R. P.
Mirin
, and
S. W.
Nam
,
Opt. Express
13
,
10846
(
2005
).
18.
A. E.
Lita
,
A. J.
Miller
, and
S. W.
Nam
,
Opt. Express
16
,
3032
(
2008
).
19.
B.
Baek
,
J. A.
Stern
, and
S. W.
Nam
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
191110
(
2009
).
20.
V.
Anant
,
A. J.
Kerman
,
E. A.
Dauler
,
J. K. W.
Yang
,
K. M.
Rosfjord
, and
K. K.
Berggren
,
Opt. Express
16
,
10750
(
2008
).
21.
D.
Rosenberg
,
S. W.
Nam
,
A. J.
Miller
,
A.
Salminen
,
E.
Grossman
,
R. E.
Schwall
, and
J. M.
Martinis
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
520
,
537
(
2004
).
22.
K. M.
Rosfjord
,
J. K. W.
Yang
,
E. A.
Dauler
,
A. J.
Kerman
,
V.
Anant
,
B. M.
Voronov
,
G. N.
Gol'tsman
, and
K. K.
Berggren
,
Opt. Express
14
,
527
(
2006
).
You do not currently have access to this content.