Trifonov, A., Tong, C. - Y. E., Lobanov, Y., Kaurova, N., Blundell, R., & Goltsman, G. (2017). Photon absorption near the gap frequency in a hot electron bolometer. IEEE Trans. Appl. Supercond., 27(4), 1–4.
Abstract: The superconducting energy gap is a fundamental characteristic of a superconducting film, which, together with the applied pump power and the biasing setup, defines the instantaneous resistive state of the Hot Electron Bolometer (HEB) mixer at any given bias point on the I-V curve. In this paper we report on a series of experiments, in which we subjected the HEB to radiation over a wide frequency range along with parallel microwave injection. We have observed three distinct regimes of operation of the HEB, depending on whether the radiation is above the gap frequency, far below it or close to it. These regimes are driven by the different patterns of photon absorption. The experiments have allowed us to derive the approximate gap frequency of the device under test as about 585 GHz. Microwave injection was used to probe the HEB impedance. Spontaneous switching between the superconducting (low resistive) state and a quasi-normal (high resistive) state was observed. The switching pattern depends on the particular regime of HEB operation and can assume a random pattern at pump frequencies below the gap to a regular relaxation oscillation running at a few MHz when pumped above the gap.
|
Korneeva, Y., Sidorova, M., Semenov, A., Krasnosvobodtsev, S., Mitsen, K., Korneev, A., et al. (2016). Comparison of hot-spot formation in NbC and NbN single-photon detectors. IEEE Trans. Appl. Supercond., 26(3), 1–4.
Abstract: We report an experimental investigation of the hot-spot evolution in superconducting single-photon detectors made of disordered superconducting materials with different diffusivity and energy downconversion time values, i.e., 33-nm-thick NbN and 23-nm-thick NbC films. We have demonstrated that, in NbC film, only 405-nm photons produce sufficiently large hot spot to trigger a single-photon response. The dependence of detection efficiency on bias current for 405-nm photons in NbC is similar to that for 3400-nm photons in NbN. In NbC, large diffusivity and downconversion time result in 1-D critical current suppression profile compared with the usual 2-D profile in NbN.
|
Samsonova, A. S., Zolotov, P. I., Baeva, E. M., Lomakin, A. I., Titova, N. A., Kardakova, A. I., et al. (2021). Signatures of surface magnetic disorder in niobium films. IEEE Trans. Appl. Supercond., 31(5), 1–5.
Abstract: We present our studies on the evolution of the normal and superconducting properties with thickness of thin Nb films with a low level of non-magnetic disorder ( kFl≈150 for the thickest film in the set). The analysis of the superconducting behavior points to the presence of magnetic moments, hidden in the native oxide on the surface of Nb films. Using the Abrikosov-Gorkov theory, we obtain the density of surface magnetic moments of 1013 cm −2 , which is in agreement with the previously reported data for Nb films.
|
Smirnov, K., Moshkova, M., Antipov, A., Morozov, P., & Vakhtomin, Y. (2021). The cascade switching of the photon number resolving superconducting single-photon detectors. IEEE Trans. Appl. Supercond., 31(2), 1–4.
Abstract: In this article, present the first detailed study of cascade switching in superconducting photon number resolving detectors. The detectors were made in the form of four parallel nanowires, coupled with the single-mode optical fiber and mounted into a closed-cycle refrigerator with a temperature of 2.1 K. We found out the value of additional false pulses (N cas.sw. ) appearing due to cascade switching and showed that it is possible to set up the detector bias current that corresponds to a high level of the detection efficiency and a low level of N cas.sw. simultaneously. We reached the detection efficiency of 60% and N cas.sw. = 0.3%.
|
Васильева, И. А., Компанеец, В. В., Красная, Ж. А., & Чижикова, З. А. (2011). Проявление внутримолекулярных вибронных взаимодействий в тонкоструктурных спектрах флуоресценции и возбуждения флуоресценции полиеновых δ-диметиламинокетонов. Опт. ж., 78(5), 3–8.
Abstract: Проведен вибрационный анализ спектров флуоресценции и возбуждения флуоресценции, полученных методом Шпольского при 4,2 K. Рассчитаны параметры внутримолекулярных взаимодействий двух δ-диметиламинокетонов. Для определения интегральных интенсивностей вибронных полос в спектрах с тонкой структурой на интенсивном сплошном фоне выполнено моделирование спектров путем представления полосы каждого из вибронных переходов бесфононной линией и фононным крылом с определенными параметрами (полуширинами, фактором Дебая–Валлера). Показано, что нарушение зеркальной симметрии в сопряженных спектрах флуоресценции и возбуждения флуоресценции этих двух соединений может быть обÑŠяснено интерференцией франк-кондоновского и герцберг-теллеровского взаимодействий.
|
Гальперин, Ю. М., Гершензон, Е. М., Дричко, И. Л., & Литвак-Горская, Л. Б. (1990). Кинетические явления в компенсированном n-InSb при низких температурах. Физика и техника полупроводников, 24(1), 3–24.
Abstract: Представлен обзор результатов цикла исследований природы электропроводности предельно очищенных образцов антимонида индия n-типа. Рассмотрены способы определения концентрации доноров и степени компенсации в этом материале, обсуждается роль свободных и локализованных на донорах электронов в электропроводности при гелиевых температурах. Обсуждение основано на анализе результатов исследования гальваномагнитных явлений, поглощения СВЧ излучения миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов и ультразвука. Рассмотрены способы определения характеристик материала на основе комплекса результатов, полученных с помощью указанных методов. Обсуждается также фотопроводимость по примесям в n-InSb.
|
Beck, M., Klammer, M., Lang, S., Leiderer, P., Kabanov, V. V., Gol'tsman, G. N., et al. (2011). Energy-gap dynamics of superconducting NbN thin films studied by time-resolved terahertz spectroscopy. Phys. Rev. Lett., 107(17), 4.
Abstract: Using time-domain terahertz spectroscopy we performed direct studies of the photoinduced suppression and recovery of the superconducting gap in a conventional BCS superconductor NbN. Both processes are found to be strongly temperature and excitation density dependent. The analysis of the data with the established phenomenological Rothwarf-Taylor model enabled us to determine the bare quasiparticle recombination rate, the Cooper pair-breaking rate and the electron-phonon coupling constant, λ=1.1±0.1, which is in excellent agreement with theoretical estimates.
|
Семенов, А. В., Девятов, И. А., Третьяков, И. В., Лобанов, Ю. В., Ожегов, Р. В., Петренко, Д. В., et al. (2011). Вывод уравнения типа уравнения гинзбурга-ландау для нанопроволоки вблизи критического магнитного поля. Ж. радиоэлектроники, 11, 4.
Abstract: Nonlinear Ginzburg-Landau equation for dirty supercondicting 1D wire is derived in the limit of high magnetic field.
В пределе больших магнитных полей выведено нелинейное уравнение Гинзбурга-Ландау, описывающее состояние одномерной «грязной» нанопроволоки.
|
Чулкова, Г. М., Семенов, А. В., Корнеев, А. А., Кардакова, А. И., Аверьев, Н. В., Ан, П. П., et al. (2011). Спектральная чувствительность сверхпроводникового однофотонного детектора. Ж. радиоэлектрон., 11, 5.
Abstract: We consider quantum efficiency dependence on photons' energy from hot spot model. Direction of quasiparticles diffusion drive across superconductive film. The maximal quantum efficiency is proportional to a probability of photon absorption. The spectral sensitivity of superconductive single photon detector does not have clearly expressed red limit. Changing regimes of work depends on a wavelength we can get high values of quantum efficiency in visible and infrared range which will be specified by the quality of fabrication of detectors and their consistency with the radiation.
Key words: superconducting single-photon detector, SSPD, quantum efficiency, spectral sensitivity.
В статье представлена зависимость квантовой эффективности от энергии фотона в рамках модели горячего пятна. Диффузия квазичастиц происходит в основном перпендикулярно направлению тока в областях с максимальной плотностью тока. Максимальная квантовая эффективность детектора пропорциональна вероятности поглощения фотона. Несмотря на квантовый характер работы сверхпроводникового однофотонного детектора, он не имеет четко выраженной красной границы. Изменяя режим работы в зависимости от длины волны можно в видимом и инфракрасном диапазонах получать высокие значения квантовой эффективности, которые будут определяться лишь качеством изготовления детекторов и степенью их согласования с излучением.
|
Gershenzon, E. M., Gogidze, I. G., Goltsman, G. N., Semenov, A. D., & Sergeev, A. V. (1991). Picosecond response on optical-range emission in thin YBaCuO films. Pisma v Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki, 17(22), 6–10.
Abstract: Целью настоящей работы является целенаправленный поиск пико-секундного отклика на оптическое излучение выяснение оптимальных условий его наблюдения, а также сравнение характеристик неравновесных эффектов в оптическом и субмиллиметровом диапазонах.
|
Манова, Н. Н., Корнеева, Ю. П., Корнеев, А. А., Слыш, В., Воронов, Б. М., & Гольцман, Г. Н. (2011). Сверхпроводниковый NbN однофотонный детектор, интегрированный с четвертьволновым резонатором. ПЖТФ, 37(10), 7.
Abstract: Исследована спектральная зависимость квантовой эффективности сверхпроводниковых NbN однофотонных детекторов, интегрированных с оптическими четвертьволновыми резонаторами с использованием диэлектриков Si3N4, SiO2, SiO.
|
Семенов, А. В., Девятов, И. А., Рябчун, С. А., Масленников, С. Н., Масленникова, А. С., Ларионов, П. А., et al. (2011). Поглощение терагерцового электромагнитного излучения в “грязной” сверхпроводниковой пленке при произвольном виде спектральных функций. Ж. Радиоэлектрон., 10, 7.
Abstract: A problem of absorption of high-frequency electromagnetic field in dirty superconductor is treated within Keldysh technic. Expression for the source term in the kinetic equation for quasiparticle distribution function is derived. The result is significant for deriving a consistent microscopic theory of superconducting detectors for terahertz frequency range, perspective detectors on kinetic inductance of current-biased superconducting strip and on Josephson inductance of tunnel.
В технике Келдыша рассмотрена задача о поглощении мощности высокочастотного электромагнитного поля в сверхпроводнике, удовлетворяющем условию грязного предела. Получено выражение для члена источника в кинетическом уравнении для функции распределения квазичастиц, справедливое при произвольном виде спектральных функций. Этот результат имеет значение для развития последовательной микроскопической теории сверхпроводниковых детекторов излучения терагерцового диапазона, в частности, перспективных детекторов на кинетической индуктивности смещённой током сверхпроводниковой полоски и джозефсоновской индуктивности туннельного контакта.
|
Yang, Z. Q., Hajenius, M., Baselmans, J. J. A., Gao, J. R., Voronov, B., & Gol’tsman, G. N. (2006). Reduced noise in NbN hot-electron bolometer mixers by annealing. Supercond. Sci. Technol., 19(4), L (9 to 12).
Abstract: We find that the sensitivity of heterodyne receivers based on superconducting hot-electron bolometers (HEBs) increases by 25–30% after annealing at 85 °C in vacuum. The devices studied are twin-slot antenna coupled mixers with a small NbN bridge of 1 × 0.15 µm2. We show that annealing changes the device properties as reflected in sharper resistive transitions of the complete device, apparently reducing the device-related noise. The lowest receiver noise temperature of 700 K is measured at a local oscillator frequency of 1.63 THz and a bath temperature of 4.3 K.
|
Zorin, M., Lindgren, M., Danerud, M., Karasik, B., Winkler, D., Gol'tsman, G., et al. (1995). Nonequilibrium and bolometric responses of YBaCuO thin films to high-frequency modulated laser radiation. J. Supercond., 8(1), 11–15.
Abstract: Picosecond nonequilibrium and slow bolometric responses to infrared radiation from a patterned high-T c superconducting (HTS) film in resistive and normal states deposited onto LaAlO3, NdGaO3, and MgO substrates were investigated using both pulse and modulation techniques. The response time of 35 ps to a laser pulse of 17 ps FWHM has been observed. The intrinsic response time of the fast process is expected to be about a few picoseconds. The modulation technique, being free from the disadvantages of pulse methods (poor sensitivity, limited dynamic range), makes the detailed study of a number of relaxation processes possible. Besides the nonequilibrium response, two kinds of bolometric processes, namely phonon transport through the film-substrate interface and phonon thermal diffusion in a substrate, manifest themselves in certain frequency dependences.
|
Gershenzon, E. M., Gershenson, M. E., Goltsman, G. N., Lyulkin, A. M., Semenov, A. D., & Sergeev, A. V. (1989). Limiting characteristics of fast-response superconducting bolometers. Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki, 59(2), 11–120.
Abstract: Теоретически и экспериментально исследовано физическое ограничение быстродействия сверхпроводящего болометра. Показано, что минимальная постоянная времени реализуется в условиях электронного разогрева и определяется процессом неупругого электрон-фонон-ного взаимодействия. Сформулированы требования к конструкции «электронного болометра» для достижения предельной чувствительности. Проведено сравнение характеристик электронного болометра и обычных болометров различных типов.
|
