The origin of the decoherence in superconducting nanowire single-photon detectors, the so-called dark count, was investigated. We measured the direct-current characteristics and bias-current dependencies of the dark count rate in a wide range of temperatures from 0.5 K to 4.0 K, and analyzed the results by theoretical models of thermal fluctuations of vortices. Our results indicate that the current-assisted unbinding of vortex-antivortex pairs is the dominant origin of the dark count.
REFERENCES
1.
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
).2.
B. S.
Robinson
, A. J.
Kerman
, E. A.
Dauler
, R. J.
Barron
, D. O.
Caplan
, M. L.
Stevens
, J. J.
Carney
, S. A.
Hamilton
, J. K. W.
Yang
, and K. K.
Berggren
, Opt. Lett.
31
, 444
(2006
).3.
M.
Sasaki
, M.
Fujiwara
, H.
ishizuka
, W.
Klaus
, K.
Wakui
, M.
Takeoka
, S.
Miki
, T.
Yamashita
, Z.
Wang
, A.
Tanaka
, K.
Yoshino
, Y.
Nambu
, S.
Takahashi
, A.
Tajima
, A.
Tomita
, T.
Domeki
, T.
Hasegawa
, Y.
Sasaki
, H.
Kobayashi
, T.
Asai
, K.
Shimizu
, T.
Tokura
, T.
Tsurumaru
, M.
Matsui
, T.
Honjo
, K.
Tamaki
, H.
Takesue
, Y.
Tokura
, J. F.
Dynes
, A. R.
Dixon
, A. W.
Sharpe
, Z. L.
Yuan
, A. J.
Shields
, S.
Uchikoga
, M.
Legire
, S.
Robyr
, P.
Trinkler
, L.
Monat
, J.-B.
Page
, G.
Ribordy
, A.
Poppe
, A.
Allacher
, O.
Maurhart
, T.
Länger
, M.
Peev
, and A.
Zeilinger
, Opt. Express
19
, 10387
(2011
).4.
G. N.
Gol’tsman
, O.
Okunev
, G.
Chulkova
, A.
Lipatov
, A.
Semenov
, K.
Smirnov
, B.
Voronov
, A.
Dzardanov
, C.
Williams
, and Roman
Sobolewski
, Appl. Phys. Lett.
79
, 705
(2001
).5.
R. H.
Hadfield
, Nat. Photonics
3
, 696
(2009
).6.
A.
Engel
, A. D.
Semenov
, H.-W.
Hübers
, K.
Il’in
, and M.
Siegel
, Physica C
444
, 12
(2006
).7.
J.
Kitaygorsky
, I.
Komissarov
, A.
Jukna
, D.
Pan
, O.
Minaeva
, N.
Kaurova
, A.
Divochiy
, A.
Korneev
, M.
Tarkhov
, B.
Voronov
, I.
Milostnaya
, G.
Gol’tsman
, and R. R.
Sobolewski
, IEEE Trans. Appl. Supercond.
17
, 275
(2007
).8.
H.
Bartolf
, A.
Engel
, A.
Schilling
, K.
Il’in
, M.
Siegel
, H.-W.
Hübers
, and A.
Semenov
, Phys. Rev. B
81
, 024502
(2010
).9.
L. N.
Bulaevskii
, M. J.
Graf
, C. D.
Batista
, and V. G.
Kogan
, Phys. Rev. B
83
, 144526
(2011
).10.
11.
J. M.
Kosterlitz
and D. J.
Thouless
, J. Phys. C
6
, 1181
(1973
).12.
Z.
Wang
, A.
Kawakami
, Y.
Uzawa
, and B.
Komiyama
, J. Appl. Phys.
79
, 7837
(1996
).13.
S.
Miki
, M.
Fujiwara
, M.
Sasaki
, and Z.
Wang
, IEEE Trans. Appl. Supercond.
17
, 285
(2007
).14.
G. M.
Maksimova
, Phys. Solid State
40
, 1607
(1998
).15.
A. M.
Kadin
, K.
Epstein
, and A. M.
Goldman
, Phys. Rev. B
27
, 6691
(1983
).16.
J. E.
Mooij
, in Percolation, Localization, and Superconductivity
, edited by A. M.
Goldman
and S. A.
Wolf
(Plenum
, New York
, 1984
), p. 325
.17.
I. G.
Gorlova
, S. G.
Zybtsev
, A. M.
Nikitina
, V. Y.
Pokrovskii
, V. N.
Timofeev
, and S.
Aukkaravittayapun
, JETP Lett.
68
, 216
(1998
).18.
S. T.
Herbert
, Y.
Jun
, R. S.
Newrock
, C. J.
Lobb
, K.
Ravindran
, H.-K.
Shin
, D. B.
Mast
, and S.
Elhamri
, Phys. Rev. B
57
, 1154
(1998
).19.
M. R.
Beasley
, J. E.
Mooij
, and T. P.
Orlando
, Phys. Rev. Lett.
42
, 1165
(1979
).20.
H. M.
Jaeger
, D. B.
Haviland
, B. G.
Orr
, and A. M.
Goldman
, Phys. Rev. B
40
, 182
(1989
).21.
We used an expression λ(T) = λ(0)[(Δ(T)/Δ(0)) tanh (Δ(T)/2kBT)]−1/2 in Ref. 22 with the superconducting gap .
22.
© 2011 American Institute of Physics.
2011
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
