Kawamura, J., Blundell, R., Tong, C. -yu E., Gol’tsman, G., Gershenzon, E., Voronov, B., et al. (1997). Low noise NbN lattice-cooled superconducting hot-electron bolometric mixers at submillimeter wavelengths. Appl. Phys. Lett., 70(12), 1619–1621.
Abstract: Lattice-cooled superconducting hot-electron bolometric mixers are used in a submillimeter-wave waveguide heterodyne receiver. The mixer elements are niobium nitride film with 3.5 nm thickness and ∼10 μm2 area. The local oscillator power for optimal performance is estimated to be 0.5 μW, and the instantaneous bandwidth is 2.2 GHz. At an intermediate frequency centered at 1.4 GHz with 200 MHz bandwidth, the double sideband receiver noise temperature is 410 K at 430 GHz. The receiver has been used to detect molecular line emission in a laboratory gas cell.
|
Kawamura, J., Blundell, R., Tong, C. - Y. E., Gol'tsman, G., Gershenzon, E., & Voronov, B. (1995). NbN hot-electron mixer measurements at 200 GHz. In Proc. 6th Int. Symp. Space Terahertz Technol. (pp. 254–261).
Abstract: We present noise and gain measurements of resistively driven NbN hot-electron mixers near 200 GHz. The device geometry is chosen so that the dominant cooling process of the hot-electrons is their interaction with the lattice. Except for a single batch, the intermediate frequency cut-off of these mixer elements is – 3 700 MHz, and has shown little variation among other batches of devices. At 100 MHz we measured intrinsic mixer losses as low as —3 dB. We measured the noise temperatures at several intermediate frequencies, and for the best de- vice at 137 MHz with 20 MHz bandwidth, we measured 2000 K; using a low-noise first- stage amplifier at 1.5 GHz with 200 MHz bandwidth, the receiver noise temperature measured 2800 K. We estimate that the noise contribution from the mixer is 500 K and the total losses are —15 dB at 137 MHz.
|
Гершензон, Е. М., Грачев, С. А., & Литвак-Горская, Л. Б. (1991). Механизм преобразования частоты в n-InSb-смесителе. Физика и техника полупроводников, 25(11), 1986–1998.
Abstract: Проведено комплексное исследование n-InSb смесителя на λ=2.6 мм, включающее в себя исследование вольт-амперных характеристик при E=0−2 В/см, температурной зависимости проводимости в диапазоне T=1.6−20 K, высокочастотной проводимости при f=0.5−10 МГц и магнитосопротивления при H=0−5 кЭ. Показано, что в оптимальном режиме механизм преобразования частоты связан с фотоионизационными процессами при прыжковой фотопроводимости (ПФП). На основе модели ПФП рассчитан коэффициент преобразования смесителя и произведено сопоставление его с экспериментом. Показана несостоятельность модели преобразования частоты в компенсированном n-InSb (K≥0.8), основанной на разогреве электронов. Обсуждены требования к параметрам материала и режимам n-InSb смесителя миллиметрового диапазона волн.
|
Банная, В. Ф., Веселова, Л. И., Гершензон, Е. М., Гусинский, Э. Н., & Литвак-Горская, Л. Б. (1990). Оценка точности метода определения раздельной концентрации примесей из измерений постоянной Холла. Физика и техника полупроводников, 24(12), 2145–2150.
Abstract: На примере p-Si⟨B,\,Ga⟩ с различной степенью компенсации проведена сравнительная оценка точности определения раздельной концентрации примесей по температурной зависимости концентрации дырок p(T) в случае одной и двух легирующих примесей с энергиями ионизации, различающимися менее чем в 2 раза. Исследована функция среднеквадратичного отклонения в пространстве параметров D(Nк, N2) (Nк, N1 и N2 — концентрации компенсирующих примесей бора и галлия соответственно, N2≫N1) в предположении, что N2, энергии B и Ga известны. Показано, что в случае двух легирующих примесей D(Nк, N1) в окрестностях минимума имеет «овражный» рельеф и при некоторых соотношениях между Nк и N1 разброс искомых величин превышает порядок, причем увеличение точности измерений p(T) существенного улучшения в вычислении параметров не дает. При одной легирующей примеси точность вычисления параметров высокая.
|
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.
|
Гершензон, Е. М., Литвак-Горская, Л. Б., Луговая, Г. Я., & Шапиро, Е. З. (1986). Об интерпретации отрицательного магнитосопротивления в случае проводимости по верхней зоне Хаббарда в n-Ge⟨Sb⟩. Физика и техника полупроводников, 20(1), 99–103.
Abstract: В рамках теории квантовых поправок к проводимости объяснено отрицательное магнитосопротивление в n-Ge с концентрацией доноров Nd≃2.8⋅1016÷1.1⋅1017см−3, наблюдаемое в диапазоне температур 4.2−10 K, когда основной вклад в проводимость дают электроны верхней зоны Хаббарда. Показано, что время релаксации фазы волновой функции τφ определяется временем электрон-фононного взаимодействия τeph.
|
|
Гершензон, Е. М., Литвак-Горская, Л. Б., & Рабинович, Р. И. (1983). Отрицательное магнитосопротивление в случае проводимости по верхней зоне Хаббарда. Физика и техника полупроводников, 17(10), 1873–1876.
|
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.
|
Sidorova, M., Semenov, A., Hübers, H. - W., Kuzmin, A., Doerner, S., Ilin, K., et al. (2018). Timing jitter in photon detection by straight superconducting nanowires: Effect of magnetic field and photon flux. Phys. Rev. B, 98(13), 134504 (1 to 14).
Abstract: We studied the effects of the external magnetic field and photon flux on timing jitter in photon detection by straight superconducting NbN nanowires. At two wavelengths 800 and 1560 nm, statistical distribution in the appearance times of photon counts exhibits Gaussian shape at small times and an exponential tail at large times. The characteristic exponential time is larger for photons with smaller energy and increases with external magnetic field while variations in the Gaussian part of the distribution are less pronounced. Increasing photon flux drives the nanowire from the discrete quantum detection regime to the uniform bolometric regime that averages out fluctuations of the total number of nonequilibrium electrons created by the photon and drastically reduces jitter. The difference between standard deviations of Gaussian parts of distributions for these two regimes provides the measure for the strength of electron-number fluctuations; it increases with the photon energy. We show that the two-dimensional hot-spot detection model explains qualitatively the effect of magnetic field.
|
Semenov, A., Richter, H., Hübers, H. - W., Smirnov, K., Voronov, B., & Gol'tsman, G. (2003). Development of terahertz superconducting hot-electron bolometer mixers. In Proc. 6th European Conf. Appl. Supercond. (Vol. 181, pp. 2960–2965).
Abstract: We present recent results of the development of phonon cooled hot-electron bolometric (HEB) mixers for airborne and balloon borne terahertz heterodyne receivers. Three iomportant issues have been addresses: the quality of NbN films the HEB mixers were made from, the spectral properties of the HEB mixers and the local oscillator power required for optical operation. Studies with an atomic force microscope indicate, that the performance of the HEB mixer might have been effected by the microstructure of the NbN film. Antenna gain and noise temperature were investigated at terahertz frequencies for a HEB embedded in either log-spiral or twin-slot feed antenna. Comparison suggests that at frequencies above 3 THz the spiral feed provides better overall performance. At 1.6 THz, a power of 2.5 µW was required from the local oscillator for optimal operation of the HEB mixer.
|
