|
|
Смирнов, К. В., Вахтомин, Ю. Б., Смирнов, А. В., Ожегов, Р. В., Пентин, И. В., Дивочий, А. В., et al. (2010). Приемники терагерцового и инфракрасного диапазонов, основанные на тонкопленочных сверхпроводниковых наноструктурах. Вестник НГУ. Серия: Физика, 5(4).
Abstract: В работе представлены результаты разработки и создания чувствительных и ультрабыстрых приемников, основанных на тонкопленочных сверхпроводниковых наноструктурах: болометрах на эффекте электронного разогрева (HEB – hot-electron bolometer) и детекторах одиночных фотонов видимого и инфракрасного диапазонов волн (SSPD – superconducting singe-photon detector). Представлены основные принципы работы сверхпроводниковых устройств, технология создания и конструкционные особенности приемников, их основные типы и характеристики. Достигнутые рекордные значения параметров приемных систем позволяют использовать созданные приборы при решении различных научно-исследовательских задач в ближнем, среднем и дальнем ИК диапазонах волн.
This work presents the results of the development and fabrication of sensitive and ultrafast detectorsbased on thin film superconducting nanostructures: hot-electron bolometers (HEBs) and visible and infrared superconducting singe photon detectors (SSPDs). The main operational principles of the superconducting devices are presentedas well as the technology of fabrication of the detectors and their main types and parameters. The achieved record parameters of the detectors allow application of the fabricated devices to solution of various research problems in the near, middle and far IR ranges.
|
|
|
|
Vachtomin, Y. B., Antipov, S. V., Maslennikov, S. N., Smirnov, K. V., Polyakov, S. L., Zhang, W., et al. (2006). Quasioptical hot electron bolometer mixers based on thin NBN films for terahertz region. In Proc. 16th Int. Crimean Microwave and Telecommunication Technology (Vol. 2, pp. 688–689).
Abstract: Presented in this paper are the performances of HEB mixers based on 2-3.5 nm thick NbN films integrated with log-periodic spiral antenna. Double side-band receiver noise temperature values are 1300 K and 3100 K at 2.5 THz and at 3.8 THz, respectively. Mixer gain bandwidth is 5.2 GHz. Local oscillator power is 1-3 muW for mixers with different active area
|
|
|
|
Вахтомин, Ю. Б., Антипов, С. В., Масленников, С. Н., Смирнов, К. В., Поляков, С. Л., Чжан, В., et al. (2006). Квазиоптические смесители терагерцового диапазона на основе эффекта разогрева электронов в тонких пленках NbN. In Proc. 16th Int. Crimean Microwave and Telecommunication Technology (Vol. 2, pp. 688–689).
Abstract: Представлены результаты измерения рактеристик смесителей на эффекте разогрева электронов в тонких сверхпроводниковых пленках NbN. Смесители были изготовлены на основе пленок NbN толщиной 2-3.5 нм осажденных на кремниевую подложку с буферным подсло- ем MgO. Смесительный элемент согласовывался с планар- ной логопериодической спиральной антенной. Лучшее зна- чение шумовой температуры приемника на основе NbN смесителя составило 1300 К и 3100 К на частотах гетеро- дина 2.5 TГц и 3.8 ТГц, соответственно. Максимальное зна- чение полосы преобразования, измеренной на частоте 900 |Ц, достигло значения 5.2 ГГц для смесителя изготовлен- ного из NbN пленки толщиной 2 нм. Оптимальная мощность Представлены результаты измерения ха- гетеродинного источника составила 1-3 мкВт для смесите- лей с различным объемом смесительного элемента.
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., Gol'tsman, G. N., Zorin, M. A., Karasik, B. S., & Trifonov, V. A. (1994). Nonequilibrium and bolometric response of YBaCuO films in a resistive state to infrared low intensity radiation. In Council on Low-temp. Phys. (pp. 82–83).
|
|
|
|
Voronov, B. M., Gershenzon, E. M., Gol'tsman, G. N., Gogidze, I. G., Gusev, Y. P., Zorin, M. A., et al. (1992). Picosecond range detector base on superconducting niobium nitride film sensitive to radiation in spectral range from millimeter waves up to visible light. Sverkhprovodimost': Fizika, Khimiya, Tekhnika, 5(5), 955–960.
Abstract: Fast-operating picosecond detector of electromagnetical radiation is developed on the basis of fine superconducting film of niobium nitride with high sensitivity within spectral range from millimetric waves up to visible light. Detector sensitive element represents structure covering narrow parallel strips with micron sizes included in the rupture of microstrip line. Detecting ability of the detector and time constant measured using amplitude-simulated radiation of reverse wave tubes and pulse radiation of picosecond gas and solid-body lasers, constitute D*≅1010 W-1·cm·Hz-1/2 and τ≤5 ps respectively, at 10 K temperature. The expected value of time constant of the detector at 10 K obtained via extrapolation of directly measured dependence that is, τ ∝ τ-1, constitutes 20 ps. Experimental data demonstrate that detection mechanism is linked with electron heating effect.
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., Gol'tsman, G. N., Karasik, B. S., Lugovaya, G. Y., Serebryakova, N. A., & Chinkova, E. V. (1992). Infrared radiation detectors on the base of electron heating in resistive state films from traditional superconducing materials. Sverkhprovodimost': Fizika, Khimiya, Tekhnika, 5(6), 1129–1140.
Abstract: Characteristics of infrared radiation detectors based on electron heating in thin superconducting films transformed at T ≤ Tc to a resistive state by transport current and, if necessary, by magnetic field are investigated. A comparison is made of the characteristics of the detectors fabricated of different materials: aluminium, niobium, Mo0.5Re0.5. Some devices with different topology of the reception area are considered. Electron heating detectors are comparable by their sensitivity with superconducting bolometers, but differ in a high fast-response.
|
|
|
|
Aksaev, E. E., Gershenzon, E. M., Gershenson, M. E., Goltsman, G. N., Semenov, A. D., & Sergeev, A. V. (1989). Prospects for using high-temperature superconductors to create electron bolometers. Pisma v Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki, 15(14), 88–93.
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., Gershenson, M. E., Goltsman, G. N., Karasik, B. S., Lyulkin, A. M., & Semenov, A. D. (1989). Fast-response superconducting electron bolometer. Pisma v Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki, 15(3), 88–92.
Abstract: The general design, operation, and performance characteristics of fast-response electronic bolometers using a thin superconducting Nb film on a leucosapphire substrate are briefly reviewed. The volt-watt sensitivity of the bolometrs is 2,000-200,000 V/W, the operating temperature is 1.6 K, and the time constant is 4-4.5 ns.
|
|
|
|
Pentin, I., Finkel, M., Maslennikov, S., Vakhtomin, Y., Smirnov, K., Kaurova, N., et al. (2017). Superconducting hot-electron-bolometer mixers for the mid-IR. Rus. J. Radio Electron., (10), http://jre.cplire.ru/jre/oct17/9/text.pdf. Retrieved July 7, 2024, from http://jre.cplire.ru/jre/oct17/9/abstract_e.html
Abstract: The work presents the result of development of the NbN superconducting hot-electron-bolometer (HEB) mixer. The sensitive element of the mixer is directly coupled to mid-IR radiation, and doesn’t have planar metallic antenna. Investigations of noise characteristics of NbN HEB mixer were performed at the frequency 28.4 THz (λ = 10.6 µm) by using gas-discharge CW CO2-laser without consideration of optical and electrical losses in the heterodyne receiver. The noise temperature of NbN HEB mixer with the size of the sensitive element 10 µm × 10 µm was 2320 K (~ 1.5hν/kB) at the heterodyne frequency of 28.4 THz. The noise temperature was determined by measuring the Y-factor taking into account the term which describes fluctuations of zero-point oscillations in accordance with the fluctuation-dissipation theorem of Calle-Welton. Isothermal method was used to estimate the absorbed heterodyne radiation power which was 9 µW at the optimal operating point for the minimum noise temperature of NbN HEB mixer.
|
|
|
|
Смирнов, А. В., Карманцов, М. С., Смирнов, К. В., Вахтомин, Ю. Б., Мастеров, Д. В., Тархов, М. А., et al. (2012). Терагерцовый отклик болометров на основе тонких пленок YBCO. ЖТФ, 82(12), 108–111.
Abstract: Представлены первые результаты измерения болометрического отклика высокотемпературных сверхпроводниковых детекторов на основе тонких пленок YBCO на электромагнитное излучение с частотой 2.5 THz. Минимальное значение оптической мощности, эквивалентной шуму созданных детекторов, составило 3.5· 10-9 W/sqrt(Hz)sqrt. Обсуждена возможность дальнейшего увеличения чувствительности исследуемых детекторов.
|
|
|
|
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.
|
|
