|
|
Селиверстов, С. В., Финкель, М. И., Рябчун, С. А., Воронов, Б. М., Каурова, Н. С., Селезнев, В. А., et al. (2014). Терагерцевый сверхпроводниковый детектор с аттоджоулевым энергетическим разрешением и постоянной времени 25 пс. In Труды XVIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Vol. 1, pp. 91–92).
Abstract: Представлены результаты измерения энергетического разрешения терагерцевого сверхпроводникового NbN-детектора на эффектеэлектронного разогрева, работающего при температуре около 10 К. Использование инновационной in situ технологии производства привело к существенному улучшению чувствительности детектора. Увеличение быстродействия детектора было достигнуто за счет реализации дополнительного диффузионного канала охла-ждения электронной подсистемы. Измеренное значение эквивалентной мощности шума на частоте 2.5 ТГц составило 2.0×10-13Вт•Гц-0.5, постоянной времени 25 пс. Соответствующее расчетное значение энергетического разрешения составило 2.5 аДж.
|
|
|
|
Кардакова, А. И., Финкель, М. И., Морозов, Д. В., Ковалюк, В. В., Ан, П. П., & Гольцман, Г. Н. (2014). Время электрон-фононного взаимодействия в сверхпроводниковых пленках нитрида титана. In Труды XVIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Vol. 1, pp. 47–48).
Abstract: Определены времена электрон-фононного взаимодействия в тонких сверхпроводниковых пленках нитрида титана. Измеренные значения τ_eph находятся в диапазоне от 5.5 нс до 88 нс при температурах 4,2 К и 1,7 К, соответственно, и соответствуют температурной зависимости Т^-3.
|
|
|
|
Корнеева, Ю. П., Михайлов, М. М., Манова, Н. Н., Дивочий, А. А., Корнеев, А. А., Вахтомин, Ю. Б., et al. (2014). Сверхпроводниковый однофотонный детектор на основе аморфных пленок MoSi. In Труды XVIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Vol. 1, pp. 53–54).
Abstract: Нами были изготовлены и исследованы однофотонные детекторы на основе сверхпроводящих пленок Mo x Si 1-x двух различных стехиометрий: Mo 3 Si и Mo 4 Si. При температуре 1.7 К лучшие детекторы площадью 7 мкм*7 мкм на основе этих пленок продемонстрировали системную квантовую эффективность 18% при скорости темнового счета 10 с -1 на длине волны 1.2 мкм с использованием неполяризованного источника, длительность импульса – 6 нс, джиттер – 120 пс.
|
|
|
|
Антипов, А. В., Дивочий, А. В., Вахтомин, Ю. Б., Финкель, М. И., & Смирнов, К. В. (2014). Способ прецизионного позиционирования чувствительного элемента фотонного детектора.
Abstract: Изобретение относится к способам, позволяющим производить совмещение фотонных детекторов относительно оптического излучения. Способ прецизионного позиционирования чувствительного элемента фотонного детектора относительно амплитудно-модулированного оптического излучения включает смещение чувствительного элемента фотонного детектора постоянным током с последующей регистрацией электрического сигнала, возникающего на контактах детектора на частоте модуляции излучения. Полученный при этом сигнал используют как параметр, определяющий качество позиционирования. Обеспечивается повышение технико-эксплуатационных характеристик детектора.
|
|
|
|
Гольцман, Г. Н., Корнеев, А. А., Антипов, А. В., Минаева, О. В., Дивочий, А. В., Антипов, С. В., et al. (2014). Способ фильтрации фонового излучения инфракрасного диапазона.
Abstract: Изобретение относится к способам уменьшения интенсивности фонового излучения инфракрасного диапазона. Способ фильтрации фонового излучения инфракрасного диапазона, падающего на сверхпроводниковый однофотонный детектор, включает передачу излучения инфракрасного диапазона с длиной волны 0,4-1,8 микрометров на сверхпроводниковый однофотонный детектор при помощи одномодового волокна, частично находящегося при температуре 4,0-4,4 К. При этом длина охлаждаемого участка одномодового волокна составляет 0,2-3,5 м. Технический результат заключается в повышении надежности работы фотонных детекторов. 2 з.п. ф-лы.
|
|
|
|
Бурмистрова, А. В., & Девятов, И. А. (2014). Расчет электронного транспорта в гетероструктурах, содержащих многозонные сверхпроводники. In Труды XVIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Vol. 1, pp. 21–22).
Abstract: В рамках приближения сильной связи теоретически рассчитаны проводимости контактов вида нормальный металл/изолятор/одноорбитальный сверхпроводник с p-типом сверхпроводящего спаривания (N/I/Sp). Объяснено наблюдаемое экспериментально как появление пика при нулевом напряжении, так и его расщепление в зависимости от толщины слоя изолятора. В рамках этой же микроскопической теории развит вариант техники решеточной функции Грина в мацубаровом представлении. Используя разработанный подход, рассчитаны фазовые и температурные зависимости тока Джозефсона для контакта сверхпроводника s-типа и многозонного железосодержащего сверхпроводника (ферропниктида) для различных ориентаций границы по отношению к кристаллографическим осям пниктида.
|
|
|
|
Смирнов, К. В., Чулкова, Г. М., Вахтомин, Ю. Б., Корнеев, А. А., Окунев, О. В., Дивочий, А. В., et al. (2014). Особенности разогрева и релаксации горячих электронов О-754 в тонкопленочных cверхпроводниковых наноструктурах и 2D полупроводниковых гетероструктурах при поглощении излучения инфракрасного и терагерцового диапазонов. МПГУ.
Abstract: В монографии рассмотрены основные особенности эффекта электронного разогрева в тонких сверхпроводниковых пленках и полупроводниковых гетеропереходах, возникающего при поглощении носителями заряда излучений терагерцового и инфракрасного диапазонов.
Значительная часть монографии посвящена представлению современных достижений при использовании указанного эффекта для создания приемных устройств с рекордными характеристиками: терагерцовых гетеродинных и болометрических приемников на основе сверхпроводниковых и полупроводниковых структур; сверхпроводниковых приемников одиночных ИК фотонов. В работе также подробно рассмотрены основы современной сверхпроводниковой тонкопленочной технологии.
Монография может быть полезна студентам старших курсов, аспирантам и начинающим исследователям, работающим в области физики твердого тела, оптики, радиофизики.
|
|
|
|
Shurakov, A., Tong, C. -yu E., Blundell, R., & Gol’tsman, G. (2014). A microwave pumped HEB direct detector using a homodyne readout scheme. In Proc. 25th Int. Symp. Space Terahertz Technol. (129).
Abstract: We report the results of our study on the noise performance of a fast THz detector based on the repurpose of hot electron bolometer mixer (HEB). Instead of operating with an elevated bath temperature, microwave power is injected into the HEB device, which enhances the sensitivity of the detector and at the same time provide a mechanism for reading out impedance changes of the device induced by the modulated incident THz radiation [1]. We have demonstrated an improvement of the detector’s optical noise equivalent power (NEP). Furthermore, by introducing a homodyne readout scheme based on a room temperature microwave mixer, the dynamic range of the detector is increased. The HEB devices used in this work were made of 4 nm thick NbN film. The detector chips were installed into a waveguide mixer block fitted with a corrugated horn, mounted on the cold plate of a liquid helium cryostat. The HEBs were operated at a bath temperature of 4.2 K. The signal beam was terminated on black bodies at ambient and liquid nitrogen temperatures. A chopper wheel placed in front of the cryostat window operating at a frequency of 1.48 kHz modulated the input load temperature of the detector. A cold mesh filter, centered at 830 GHz, was used to define the input signal power bandwidth. Microwave was injected through a broadband directional coupler inside the cryostat. Our experiments were mostly conducted at a pump frequency of 1.5 GHz. The reflected microwave power from the HEB device was fed into a cryogenic low noise amplifier (LNA). The output of the LNA was connected to the RF input port of a room temperature microwave mixer, which beat the reflected signal from the HEB using a copy of the original 1.5 GHz injection signal in a homodyne demodulation scheme. The amplitude of the detected power was measured by a lock-in amplifier, which was synchronized to the chopper frequency. Preliminary results yield an optical NEP of ~1 pW/ Hz 1/2 which corresponds to an improvement of a factor of 3 compared to [1], driven mainly by a lowering of the system noise floor. The dynamic range was also increased by similar amount. References 1. A. Shurakov et al. “A Microwave Pumped Hot Electron Bolometric Direct Detector,” submitted on Oct 18, 2013 to Appl. Phys. Let.
|
|
|
|
Maslennikov, S. (2014). RF heating efficiency of the terahertz superconducting hot-electron bolometer. arXiv, 1404.5276, arXiv:1404.5276. Retrieved May 29, 2024, from http://arxiv.org/abs/1404.5276
Abstract: We report results of the numerical solution by the Euler method of the system of heat balance equations written in recurrent form for the superconducting hot-electron bolometer (HEB) embedded in an electrical circuit. By taking into account the dependence of the HEB resistance on the transport current we have been able to calculate rigorously the RF heating efficiency, absorbed local oscillator (LO) power and conversion gain of the HEB mixer. We show that the calculated conversion gai nis in excellent agreement with the experimental results, and that the substitution of the calculated RF heating efficiency and absorbed LO power into the expressions for the conversion gain and noise temperature given by the analytical small-signal model of the HEB yields excellent agreement with the corresponding measured values
Keywords: superconducting hot-electron bolometer mixer, HEB, NbN, distributed model, HEB model, HEB mixer model, heat balance equa-tions, conversion gain, RF heating efficiency, noise temperature, simulation, Euler method
|
|
|
|
Semenov, A., Richter, H., Hübers, H. - W., Petrenko, D., Tretyakov, I., Ryabchun, S., et al. (2014). Optimization of the intermediate frequency bandwidth in the THz HEB mixers. In Proc. 25th Int. Symp. Space Terahertz Technol. (54).
Abstract: We report on the studies of the intermediate frequency (IF) bandwidth of quasi-optically coupled NbN hot-electron bolometer (HEB) mixers which are aimed at the optimization of the mixer performance at terahertz frequencies. Extension of the IF bandwidth due to the contribution of electron diffusion to the heat removal from NbN microbolometers has been already demonstrated for NbN HEBs at subterahertz frequencies. However, reducing the size of the microbolometer causes degradation of the noise temperature. Using in-situ multilayer manufacturing process we succeeded to improve the transparency of the contacts for electrons which go away from microbolometer to the metallic antenna. The improved transparency and hence coupling efficiency counterbalances the noise temperature degradation. HEB mixers were tested in a laboratory heterodyne receiver with a narrow-band cold filter which allowed us to eliminate direct detection. We used a local oscillator with a quantum cascade laser (QCL) at a frequency of 4.745 THz [1] which was developed for the H-Channel of the German Receiver for Astronomy at Terahertz frequencies (GREAT). Both the noise and gain bandwidth were measured in the IF range from 0.5 to 8 GHz using the hot-cold technique and preliminary calibrated IF analyzer with a tunable microwave filter. For optimized HEB geometry we found the noise bandwidth as large as 7 GHz. We compare our results with the conventional and the hot-spot mixer models and show that further extension of the IF bandwidth should be possible via improving the sharpness of the superconducting transition. The cross characterization of the HEB mixer was performed in the test bed of GREAT at the Max-Planck-Institut für Radioastronomie with the same QCL LO and delivered results which were consistent with the laboratory studies.
|
|
