磁控共溅射法制备钨硅薄膜

超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的是一种利用超导超薄膜纳米线条中的非平衡态的热电子效应，来实现对单个光子信号的检测的高灵敏光探测器，具有暗计数低、探测速度快、响应频谱宽和效率高等特点，是当前单光子探测技术研究领域中的研究热点。

SNSPD的核心是利用超薄超导材料制备的纳米线，超导薄膜的质量直接决定了SNSPD的性能。钨硅(WSi)薄膜具有非晶特性，并具有较低的超导能隙和较高的光吸收率，因此可以使其在用于制备高灵敏的SNSPD器件时可以克服NbN薄膜的一些局限，在更宽的波段内适用，并有希望在较长波长取得较高的探测效率。

目前制钨硅薄膜的方法主要有：化学气相沉积法、电子束蒸发法、溅射法等。这其中，采用利用磁控共溅射法所制备的效果较好，这种工艺需要采用钨靶材。其制备过程如下：

（1）靶材选取

选取纯度均为99.999%的块状W和Si作为磁控共溅射的靶材，将靶材放入磁控共溅射室；

（2）衬底处理

选取Si作为衬底，将衬底依次泡入丙酮、酒精和去离子水中，使用功率100W超声各清洗10分钟，吹干后送入磁控共溅射仪器的离子铣室，利用氩离子对其表面进行进一步清洗，通入氩气，离子源加速电压为500V，离子束流20mA，清洗时间3分钟。离子铣结束后，再将其送入磁控溅射室;

（3）制备WSi薄膜

共溅射制备WSi薄膜，采用如表1所示的条件，溅射时间是15min，制得WSi薄膜厚度是73nm。

磁控共溅射法可以灵活的调整WSi薄膜中W、Si的组份，从而操控制备薄膜的超导性能。启动样品台上的高速电机，调节样品台转速以及其与靶之间间距也保证了薄膜的均匀性和良好的超导性能，为制备高灵敏的SNSPD器件奠定了基础，并有希望在较长波长取得较高的探测效率，WSi薄膜还可以被应用于制备超导微波动态电感探测器（MKID）等多种高灵敏探测器。

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