Verevkin, A., Zhang, J., Pearlman, A., Slysz, W., Sobolewski, R., Korneev, A., et al. (2004). Ultimate sensitivity of superconducting single-photon detectors in the visible to infrared range.
Abstract: We present our quantum efficiency (QE) and noise equivalent power (NEP) measurements of the meandertype ultrathin NbN superconducting single-photon detector in the visible to infrared radiation range. The nanostructured devices with 3.5-nm film thickness demonstrate QE up to~ 10% at 1.3–1.55 µm wavelength, and up to 20% in the entire visible range. The detectors are sensitive to infrared radiation with the wavelengths down to~ 10 µm. NEP of about 2× 10-18 W/Hz1/2 was obtained at 1.3 µm wavelength. Such high sensitivity together with GHz-range counting speed, make NbN photon counters very promising for efficient, ultrafast quantum communications and another applications. We discuss the origin of dark counts in our devices and their ultimate sensitivity in terms of the resistive fluctuations in our superconducting nanostructured devices.
|
Goltsman, G. N. (2021). Development and applications of terahertz hot electron bolometers. In 1st Moscow Int. Conf. on Submillimeter and Millimeter Astronomy: Objectives and Instruments.
Abstract: The development of techniques and technologies for the deposition of ultrathin superconducting films, the creation of superconducting structures on a nanometer scale is the basis of significant progress in the field of superconducting receiving systems. Ultrathin NbN films are the basis for a wide range of record-breaking hot electron devices: direct and heterodyne terahertz detectors. Terahertz receivers are especially in demand in high-resolution spectroscopy for astronomical, atmospheric, and medical research. HEB receivers are widely used in terahertz radio astronomy. For example, the Dutch SRON Institute is preparing a project for the GUSTO hot air balloon telescope with a HEB mixer array at 1.4 THz and 1.9 THz. A 5-meter Chinese terahertz telescope DATE5 with HEB mixers at 1.4 THz is installed at the South Pole. The Stratospheric Observatory (SOFIA) uses HEB mixer matrices in the GREAT instrument operating in the 1.2 – 4.7 THz range. It is planned to implement the international project Origins Space Telescope (OST) in the far infrared region based on HEB receivers. The Japanese project Smiles-2 will allow measurements at 1.8 THz in the upper layers of the stratosphere and mesosphere. The development of the Millimetron space observatory continues in Russia.
|
Korneev, A. A. (2021). Superconducting NbN microstrip single-photon detectors. In I. Prochazka, M. Štefaňák, R. Sobolewski, & A. Gábris (Eds.), Proc. Quantum Optics and Photon Counting (Vol. 11771). SPIE.
Abstract: Superconducting Single-Photon Detectors (SSPD) invented two decades ago have evolved to a mature technology and have become devices of choice in the advanced applications of quantum optics, such as quantum cryptography and optical quantum computing. In these applications SSPDs are coupled to single-mode fibers and feature almost unity detection efficiency, negligible dark counts, picosecond timing jitter and MHz photon count rate. Meanwhile, there are great many applications requiring coupling to multi-mode fibers or free space. ‘Classical’ SSPDs with 100-nm-wide superconducting strip and covering area of about 100 µm2 are not suitable for further scaling due to degradation of performance and low fabrication yield. Recently we have demonstrated single-photon counting in micron-wide superconducting bridges and strips. Here we present our approach to the realization of practical photon-counting detectors of large enough area to be efficiently coupled to multi-mode fibers or free space. The detector is either a meander or a spiral of 1-µm-wide strip covering an area of 50x50 µm2. Being operated at 1.7K temperature it demonstrates the saturated detection efficiency (i.e. limited by the absorption in the detector) up to 1550 nm wavelength, about 10 ns dead time and timing jitter in range 50-100 ps.
|
Корнеев, А. А., Окунев, О. В., Чулкова, Г. М., Смирнов, К. В., Милостная, И. И., Минаева, О. В., et al. (2015). Спонтанные и фотоиндуцированные резистивные состояния в узких сверхпроводящих NbN полосках. МПГУ.
Abstract: Монография посвящена актуальной проблеме современной фотоники: разработке высокочувствительных и быстродействующих сверхпроводниковых однофотонных детекторов на основе тонкой пленки NbN. В работе исследуются неравновесные процессы, протекающие в тонкой сверхпроводящей пленке после поглощения инфракрасного фотона и приводящие к возникновению резистивного состояния. На этих процессах основан механизм фотоотклика исследуемого в работе однофотонного детектора. В частности, исследуются зависимости квантовой эффективности и скорости темнового счета от геометрических параметров детектора: толщины пленки, ширины полоски, а также от величины транспортного тока детектора. Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, работающих в области сверхпроводниковой наноэлектроники и радиофизики.
|
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.
|
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.
|
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.
|
Чулкова, Г. М., Корнеев, А. А., Смирнов, К. В., & Окунев, О. В. (2012). Энергетическая релаксация в примесных металлах, двумерном электронном газе в AlGaAs-GaAs, сверхпроводниковых пленках NbN и детекторы субмиллиметрового и ик излучения на их основе. Прометей, МПГУ.
Abstract: Монография посвящена обзору исследований влияния эффектов электронного беспорядка на электронное взаимодействие в металлах, сверхпроводниках, полупроводниках, а также в различных низкоразмерных структурах. Актуальность поднятых в монографии вопросов определяется интенсивным развитием нанотехнологий, созданием новых наноструктурированных материалов и уникальных наноэлементов для электроники и фотоники. Упругое электронное рассеяние на границах наноструктур качественно меняет взаимодействие электронов с фонолами, что, безусловно, должно учитываться при проектировании соответствующей элементной базы. Прикладная часть работы посвящена контролируемой модификации электронных процессов для оптимизации новых наносенсоров на основе электронного разогрева в сверхпроводниковых и полупроводниковых структурах. Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих следователей, работающих в области сверхпроводниковой наноэлектроники.
|
Hübers, H. - W., Semenov, A., Richter, H., Birk, M., Krocka, M., Mair, U., et al. (2002). Terahertz heterodyne receiver with a hot-electron bolometer mixer. In J. Wold, & J. Davidson (Eds.), Proc. Far-IR, Sub-mm, and mm Detector Technology Workshop.
Abstract: During the past decade major advances have been made regarding low noise mixers for terahertz (THz) heterodyne receivers. State of the art hot-electron-bolometer (HEB) mixers have noise temperatures close to the quantum limit and require less than a µW power from the local oscillator (LO). The technology is now at a point where the performance of a practical receiver employing such mixer, rather than the figures of merit of the mixer itself, are of major concern. We have incorporated a phonon-cooled NbN HEB mixer in a 2.5 THz heterodyne receiver and investigated the performance of the receiver. This yields important information for the development of heterodyne receivers such as GREAT (German receiver for astronomy at THz frequencies aboard SOFIA)[1] and TELIS (Terahertz limb sounder), a balloon borne heterodyne receiver for atmospheric research [2]. Both are currently under development at DLR.
|
Смирнов, К. В. (2000). Энергетическая релаксация электронов в 2D-канале гетеропереходов GAAS/ALGAAS и транспортные процессы в структурах полупроводник-сверхпроводник на их основе. Ph.D. thesis, , .
Abstract: Диссертация посвящена изучению электрон-фононного взаимодействия в двумерном электронном газе, образующемся на границе раздела полупроводников AlGaAs и GaAs, а также созданию на основе гетероперехода GaAs/AlGaAs и сверхпроводника NbN гибридных структур сверхпроводник-полупроводник-сверхпроводник и изучению их электрофизических свойств.
|
