|
|
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.
|
|
|
|
Гольцман, Г. Н., Веревкин, А. А., Гершензон, Е. М., Птицина, Н. Г., Смирнов, К. В., & Чулкова, Г. М. (1995). Исследования процессов неупругой релаксации и примесная спектроскопия-релаксометрия в двумерном электронном газе в полупроводниковых структурах с квантовыми ямами.
Abstract: В гетероструктурах GaAs/AlGaAs впервые прямым методом измерена температурная зависимость вpемени энеpгетической pелаксации двумерного электронного газа te(T) в широком диапазоне температур Т=1,5 – 50 К в квазиравновесных условиях. Для измерений использовался высокочувствительный спектрометр миллиметрового диапазона волн с высоким временным разрешением, который позволял измерять релаксационные времена до 150 пс с погрешностью не более 20%. Верхний предел температуры определялся временным разрешением спектрометра. Исследования проводились на высококачественных образцах с поверхностной концентрацией носителей ns = 4,2 1011 см-2 и подвижностью m = 7 105 см2В-1с-1 (при Т = 4,2К). В квазиравновесных условиях из температурной зависимости tе определен предел подвижности при низких температурах (T<4.2 K), связанный с рассеянием на пьезоакустическом потенциале, получено время неупругой релаксации, связанное с рассеянием на деформационном потенциале (15 K25 K), получено характерное время испускания оптического фонона (tLO>4,5пс), которое существенно превышает время сронтанного излучения оптического фонона (примерно в 30 раз), что связано с большой ролью процессов перепоглащения фононов электронами.При низких температурах проведены измерения tе в условиях сильного разогрева. Полученные значения tе и зависимость tе от температуры электронов Те совпадают с tе(Т) в квазиравновесных условиях при Т=Те. Из полученных значений tе(Те) построена зависимость мощности энергетических потерь от Те, которая хорошо согласуется с литературными данными.Начаты измерения в магнитном поле, которые показывают переспективность использованного нами метода измерений как в области слабых магнитных полей при факторе заполнения >10, так и в области сильных магнитных полей при факторе заполнения >1-2.
|
|
|
|
Гольцман, Г. Н., & Смирнов, К. В. (2001). По итогам проектов российского фонда фундаментальных исследований. Проект РФФИ # 98-02-16897 Электрон-фононное взаимодействие в двумерном электронном газе полупроводниковых гетероструктур при низких температурах. Письма в ЖЭТФ, 74(9), 532–538.
Abstract: Рассмотрены теоретические и экспериментальные работы, посвященные изучению электрон-фононного взаимодействия в двумерном электронном газе полупроводниковых гетероструктур при низких температурах в случае сильного разогрева в электрическом поле, в квазиравновесных условиях и в квантующем магнитном поле, перпендикулярном 2D слою.
|
|
|
|
Смирнов, К. В. (2003). AlGaAs/GaAs смеситель на эффекте разогрева двумерных электронов для тепловизора субмиллиметрового диапазона. In Тезисы докладов VI Российской конференции по физике полупроводников (181).
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Emelianov, A. V., Nekrasov, N. P., Moskotin, M. V., Fedorov, G. E., Otero, N., Romero, P. M., et al. (2021). Individual SWCNT transistor with photosensitive planar junction induced by two‐photon oxidation. Adv. Electron. Mater., 7(3), 2000872.
Abstract: The fabrication of planar junctions in carbon nanomaterials is a promising way to increase the optical sensitivity of optoelectronic nanometer-scale devices in photonic connections, sensors, and photovoltaics. Utilizing a unique lithography approach based on direct femtosecond laser processing, a fast and easy technique for modification of single-walled carbon nanotube (SWCNT) optoelectronic properties through localized two-photon oxidation is developed. It results in a novel approach of quasimetallic to semiconducting nanotube conversion so that metal/semiconductor planar junction is formed via local laser patterning. The fabricated planar junction in the field-effect transistors based on individual SWCNT drastically increases the photoresponse of such devices. The broadband photoresponsivity of the two-photon oxidized structures reaches the value of 2 × 107 A W−1 per single SWCNT at 1 V bias voltage. The SWCNT-based transistors with induced metal/semiconductor planar junction can be applied to detect extremely small light intensities with high spatial resolution in photovoltaics, integrated circuits, and telecommunication applications.
|
|
|
|
Tretyakov, I., Svyatodukh, S., Perepelitsa, A., Ryabchun, S., Kaurova, N., Shurakov, A., et al. (2020). Ag2S QDs/Si heterostructure-based ultrasensitive SWIR range detector. Nanomaterials (Basel), 10(5), 1–12.
Abstract: In the 20(th) century, microelectronics was revolutionized by silicon-its semiconducting properties finally made it possible to reduce the size of electronic components to a few nanometers. The ability to control the semiconducting properties of Si on the nanometer scale promises a breakthrough in the development of Si-based technologies. In this paper, we present the results of our experimental studies of the photovoltaic effect in Ag2S QD/Si heterostructures in the short-wave infrared range. At room temperature, the Ag2S/Si heterostructures offer a noise-equivalent power of 1.1 x 10(-10) W/ radicalHz. The spectral analysis of the photoresponse of the Ag2S/Si heterostructures has made it possible to identify two main mechanisms behind it: the absorption of IR radiation by defects in the crystalline structure of the Ag2S QDs or by quantum QD-induced surface states in Si. This study has demonstrated an effective and low-cost way to create a sensitive room temperature SWIR photodetector which would be compatible with the Si complementary metal oxide semiconductor technology.
|
|
|
|
Marksteiner, M., Divochiy, A., Sclafani, M., Haslinger, P., Ulbricht, H., Korneev, A., et al. (2009). A superconducting NbN detector for neutral nanoparticles. Nanotechnol., 20(45), 455501.
Abstract: We present a proof-of-principle study of superconducting single photon detectors (SSPD) for the detection of individual neutral molecules/nanoparticles at low energies. The new detector is applied to characterize a laser desorption source for biomolecules and allows retrieval of the arrival time distribution of a pulsed molecular beam containing the amino acid tryptophan, the polypeptide gramicidin as well as insulin, myoglobin and hemoglobin. We discuss the experimental evidence that the detector is actually sensitive to isolated neutral particles.
|
|
|
|
Vetter, A., Ferrari, S., Rath, P., Alaee, R., Kahl, O., Kovalyuk, V., et al. (2016). Cavity-enhanced and ultrafast superconducting single-photon detectors. Nano Lett., 16(11), 7085–7092.
Abstract: Ultrafast single-photon detectors with high efficiency are of utmost importance for many applications in the context of integrated quantum photonic circuits. Detectors based on superconductor nanowires attached to optical waveguides are particularly appealing for this purpose. However, their speed is limited because the required high absorption efficiency necessitates long nanowires deposited on top of the waveguide. This enhances the kinetic inductance and makes the detectors slow. Here, we solve this problem by aligning the nanowire, contrary to usual choice, perpendicular to the waveguide to realize devices with a length below 1 mum. By integrating the nanowire into a photonic crystal cavity, we recover high absorption efficiency, thus enhancing the detection efficiency by more than an order of magnitude. Our cavity enhanced superconducting nanowire detectors are fully embedded in silicon nanophotonic circuits and efficiently detect single photons at telecom wavelengths. The detectors possess subnanosecond decay ( approximately 120 ps) and recovery times ( approximately 510 ps) and thus show potential for GHz count rates at low timing jitter ( approximately 32 ps). The small absorption volume allows efficient threshold multiphoton detection.
|
|
|
|
Arutyunov, K. Y., Ramos-Alvarez, A., Semenov, A. V., Korneeva, Y. P., An, P. P., Korneev, A. A., et al. (2016). Superconductivity in highly disordered NbN nanowires. Nanotechnol., 27(47), 47lt02 (1 to 8).
Abstract: The topic of superconductivity in strongly disordered materials has attracted significant attention. These materials appear to be rather promising for fabrication of various nanoscale devices such as bolometers and transition edge sensors of electromagnetic radiation. The vividly debated subject of intrinsic spatial inhomogeneity responsible for the non-Bardeen-Cooper-Schrieffer relation between the superconducting gap and the pairing potential is crucial both for understanding the fundamental issues of superconductivity in highly disordered superconductors, and for the operation of corresponding nanoelectronic devices. Here we report an experimental study of the electron transport properties of narrow NbN nanowires with effective cross sections of the order of the debated inhomogeneity scales. The temperature dependence of the critical current follows the textbook Ginzburg-Landau prediction for the quasi-one-dimensional superconducting channel I c approximately (1-T/T c)(3/2). We find that conventional models based on the the phase slip mechanism provide reasonable fits for the shape of R(T) transitions. Better agreement with R(T) data can be achieved assuming the existence of short 'weak links' with slightly reduced local critical temperature T c. Hence, one may conclude that an 'exotic' intrinsic electronic inhomogeneity either does not exist in our structures, or, if it does exist, it does not affect their resistive state properties, or does not provide any specific impact distinguishable from conventional weak links.
|
|
|
|
Shcherbatenko, M., Lobanov, Y., Semenov, A., Kovalyuk, V., Korneev, A., Ozhegov, R., et al. (2016). Potential of a superconducting photon counter for heterodyne detection at the telecommunication wavelength. Opt. Express, 24(26), 30474–30484.
Abstract: Here, we report on the successful operation of a NbN thin film superconducting nanowire single-photon detector (SNSPD) in a coherent mode (as a mixer) at the telecommunication wavelength of 1550 nm. Providing the local oscillator power of the order of a few picowatts, we were practically able to reach the quantum noise limited sensitivity. The intermediate frequency gain bandwidth (also referred to as response or conversion bandwidth) was limited by the spectral band of a single-photon response pulse of the detector, which is proportional to the detector size. We observed a gain bandwidth of 65 MHz and 140 MHz for 7 x 7 microm2 and 3 x 3 microm2 devices, respectively. A tiny amount of the required local oscillator power and wide gain and noise bandwidths, along with unnecessary low noise amplification, make this technology prominent for various applications, with the possibility for future development of a photon counting heterodyne-born large-scale array.
|
|
|
|
Morozov, P., Lukina, M., Shirmanova, M., Divochiy, A., Dudenkova, V., Gol'tsman, G. N., et al. (2021). Singlet oxygen phosphorescence imaging by superconducting single-photon detector and time-correlated single-photon counting. Opt. Lett., 46(6), 1217–1220.
Abstract: This Letter presents, to the best of our knowledge, a novel optical configuration for direct time-resolved measurements of luminescence from singlet oxygen, both in solutions and from cultured cells on photodynamic therapy. The system is based on the superconducting single-photon detector, coupled to the confocal scanner that is modified for the near-infrared measurements. The recording of a phosphorescence signal from singlet oxygen at 1270 nm has been done using time-correlated single-photon counting. The performance of the system is verified by measuring phosphorescence from singlet oxygen generated by the photosensitizers commonly used in photodynamic therapy: methylene blue and chlorin e6. The described system can be easily upgraded to the configuration when both phosphorescence from singlet oxygen and fluorescence from the cells can be detected in the imaging mode. Thus, co-localization of the signal from singlet oxygen with the areas inside the cells can be done.
|
|
|
|
Divochiy, A., Misiaszek, M., Vakhtomin, Y., Morozov, P., Smirnov, K., Zolotov, P., et al. (2018). Single photon detection system for visible and infrared spectrum range. Opt. Lett., 43(24), 6085–6088.
Abstract: We demonstrate niobium nitride based superconducting single-photon detectors sensitive in the spectral range 452-2300 nm. The system performance was tested in a real-life experiment with correlated photons generated by means of spontaneous parametric downconversion, where one photon was in the visible range and the other was in the infrared range. We measured a signal to noise ratio as high as 4x10(4) in our detection setting. A photon detection efficiency as high as 64% at 1550 nm and 15% at 2300 nm was observed.
|
|
|
|
Iomdina, E. N., Seliverstov, S. V., Teplyakova, K. O., Jani, E. V., Pozdniakova, V. V., Polyakova, O. N., et al. (2021). Terahertz scanning of the rabbit cornea with experimental UVB-induced damage: in vivo assessment of hydration and its verification. J. Biomed. Opt., 26(4).
Abstract: SIGNIFICANCE: Water content plays a vital role in the normally functioning visual system; even a minor disruption in the water balance may be harmful. Today, no direct method exists for corneal hydration assessment, while it could be instrumental in early diagnosis and control of a variety of eye diseases. The use of terahertz (THz) radiation, which is highly sensitive to water content, appears to be very promising. AIM: To find out how THz scanning parameters of corneal tissue measured by an experimental setup, specially developed for in vivo contactless estimations of corneal reflectivity coefficient (RC), are related to pathological changes in the cornea caused by B-band ultraviolet (UVB) exposure. APPROACH: The setup was tested on rabbit eyes in vivo. Prior to the course of UVB irradiation and 1, 5, and 30 days after it, a series of examinations of the corneal state was made. At the same time points, corneal hydration was assessed by measuring RC. RESULTS: The obtained data confirmed the negative impact of UVB irradiation course on the intensity of tear production and on the corneal thickness and optical parameters. A significant (1.8 times) increase in RC on the 5th day after the irradiation course, followed by a slight decrease on the 30th day after it was revealed. The RC increase measured 5 days after the UVB irradiation course generally corresponded to the increase (by a factor of 1.3) of tear production. RC increase occurred with the corneal edema, which was manifested by corneal thickening (by 18.2% in the middle area and 17.6% in corneal periphery) and an increased volume of corneal tissue (by 17.6%). CONCLUSIONS: Our results demonstrate that the proposed approach can be used for in vivo contactless estimation of the reflectivity of rabbit cornea in the THz range and, thereby, of cornea hydration.
|
|
|
|
Gayduchenko, I., Xu, S. G., Alymov, G., Moskotin, M., Tretyakov, I., Taniguchi, T., et al. (2021). Tunnel field-effect transistors for sensitive terahertz detection. Nat. Commun., 12(1), 543.
Abstract: The rectification of electromagnetic waves to direct currents is a crucial process for energy harvesting, beyond-5G wireless communications, ultra-fast science, and observational astronomy. As the radiation frequency is raised to the sub-terahertz (THz) domain, ac-to-dc conversion by conventional electronics becomes challenging and requires alternative rectification protocols. Here, we address this challenge by tunnel field-effect transistors made of bilayer graphene (BLG). Taking advantage of BLG's electrically tunable band structure, we create a lateral tunnel junction and couple it to an antenna exposed to THz radiation. The incoming radiation is then down-converted by the tunnel junction nonlinearity, resulting in high responsivity (>4 kV/W) and low-noise (0.2 pW/[Formula: see text]) detection. We demonstrate how switching from intraband Ohmic to interband tunneling regime can raise detectors' responsivity by few orders of magnitude, in agreement with the developed theory. Our work demonstrates a potential application of tunnel transistors for THz detection and reveals BLG as a promising platform therefor.
|
|
|
|
Elezov, M., Ozhegov, R., Goltsman, G., & Makarov, V. (2019). Countermeasure against bright-light attack on superconducting nanowire single-photon detector in quantum key distribution. Opt. Express, 27(21), 30979–30988.
Abstract: We present an active anti-latching system for superconducting nanowire single-photon detectors. We experimentally test it against a bright-light attack, previously used to compromise security of quantum key distribution. Although our system detects continuous blinding, the detector is shown to be partially blindable and controllable by specially tailored sequences of bright pulses. Improvements to the countermeasure are suggested.
|
|
|
|
Iomdina, E. N., Goltsman, G. N., Seliverstov, S. V., Sianosyan, A. A., Teplyakova, K. O., & Rusova, A. A. (2016). Study of transmittance and reflectance spectra of the cornea and the sclera in the THz frequency range. J. Biomed. Opt., 21(9), 97002 (1 to 5).
Abstract: An adequate water balance (hydration extent) is one of the basic factors of normal eye function, including its external shells: the cornea and the sclera. Adequate control of corneal and scleral hydration is very important for early diagnosis of a variety of eye diseases, stating indications for and contraindications against keratorefractive surgeries and the choice of contact lens correction solutions. THz systems of creating images in reflected beams are likely to become ideal instruments of noninvasive control of corneal and scleral hydration degrees. This paper reports on the results of a study involving transmittance and reflectance spectra for the cornea and the sclera of rabbit and human eyes, as well as those of the rabbit eye, in the frequency range of 0.13 to 0.32 THz. The dependence of the reflectance coefficient of these tissues on water mass percentage content was determined. The experiments were performed on three corneas, three rabbit scleras, two rabbit eyes, and three human scleras. The preliminary results demonstrate that the proposed technique, based on the use of a continuous THz radiation, may be utilized to create a device for noninvasive control of corneal and scleral hydration, which has clear potential of broad practical application.
Keywords: BWO, IMPATT diode, Schottky diode, medicine, animals, cornea, physiology, humans, rabbits, sclera diagnostic imaging, physiology
|
|
|
|
Sclafani, M., Marksteiner, M., Keir, F. M. L., Divochiy, A., Korneev, A., Semenov, A., et al. (2012). Sensitivity of a superconducting nanowire detector for single ions at low energy. Nanotechnol., 23(6), 065501 (1 to 5).
Abstract: We report on the characterization of a superconducting nanowire detector for ions at low kinetic energies. We measure the absolute single-particle detection efficiency eta and trace its increase with energy up to eta = 100%. We discuss the influence of noble gas adsorbates on the cryogenic surface and analyze their relevance for the detection of slow massive particles. We apply a recent model for the hot-spot formation to the incidence of atomic ions at energies between 0.2 and 1 keV. We suggest how the differences observed for photons and atoms or molecules can be related to the surface condition of the detector and we propose that the restoration of proper surface conditions may open a new avenue for SSPD-based optical spectroscopy on molecules and nanoparticles.
|
|
|
|
Nasr, M. B., Minaeva, O., Goltsman, G. N., Sergienko, A. V., Saleh, B. E., & Teich, M. C. (2008). Submicron axial resolution in an ultrabroadband two-photon interferometer using superconducting single-photon detectors. Opt. Express, 16(19), 15104–15108.
Abstract: We generate ultrabroadband biphotons via the process of spontaneous parametric down-conversion in a quasi-phase-matched nonlinear grating that has a linearly chirped poling period. Using these biphotons in conjunction with superconducting single-photon detectors (SSPDs), we measure the narrowest Hong-Ou-Mandel dip to date in a two-photon interferometer, having a full width at half maximum (FWHM) of approximately 5.7 fsec. This FWHM corresponds to a quantum optical coherence tomography (QOCT) axial resolution of 0.85 µm. Our results indicate that a high flux of nonoverlapping biphotons may be generated, as required in many applications of nonclassical light.
|
|
|
|
Nebosis, R. S., Heusinger, M. A., Semenov, A. D., Lang, P. T., Schatz, W., Steinke, R., et al. (1993). Ultrafast photoresponse of an YBa2Cu3O7-δ film to far-infrared radiation pulses. Opt. Lett., 18(2), 96–97.
Abstract: We report the observation of an ultrafast photoresponse of a high-T(c), film to far-infrared radiation pulses. The response of a sample, consisting of a current-carrying structured YBa(2)Cu(3)O(7-delta) film cooled to liquid-nitrogen temperature, was studied by use of ultrashort laser pulses from an optically pumped far-infrared laser in the frequency range from 0.7 to 7 THz. We found that the response time was limited by the time resolution, 120 ps, of our electronic registration equipment.
|
|
|
|
Gorokhov, G., Bychanok, D., Gayduchenko, I., Rogov, Y., Zhukova, E., Zhukov, S., et al. (2020). THz spectroscopy as a versatile tool for filler distribution diagnostics in polymer nanocomposites. Polymers (Basel), 12(12), 3037 (1 to 14).
Abstract: Polymer composites containing nanocarbon fillers are under intensive investigation worldwide due to their remarkable electromagnetic properties distinguished not only by components as such, but the distribution and interaction of the fillers inside the polymer matrix. The theory herein reveals that a particular effect connected with the homogeneity of a composite manifests itself in the terahertz range. Transmission time-domain terahertz spectroscopy was applied to the investigation of nanocomposites obtained by co-extrusion of PLA polymer with additions of graphene nanoplatelets and multi-walled carbon nanotubes. The THz peak of permittivity's imaginary part predicted by the applied model was experimentally shown for GNP-containing composites both below and above the percolation threshold. The physical nature of the peak was explained by the impact on filler particles excluded from the percolation network due to the peculiarities of filler distribution. Terahertz spectroscopy as a versatile instrument of filler distribution diagnostics is discussed.
|
|
|
|
Słysz, W., Węgrzecki, M., Bar, J., Grabiec, P., Gol'tsman, G. N., Verevkin, A., et al. (2005). NbN superconducting single-photon detector coupled with a communication fiber. Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania, 46(6), 51–52.
Abstract: We present novel superconducting single-photon detectors (SSPDs), based on ultrathin NbN films, designed for fiber-based quantum communications (lambda = 1.3 žm and 1.55 žm). For fiber-based operation, our SSPDs contain a special micromechanical construction integrated with the NbN structure, which enables efficient and mechanically very stabile fiber coupling. The detectors combine GHz counting rate, high quantum efficiency and very low level of dark counts. At 1.3 – 1.55 žm wavelength range our detector exhibits a quantum efficiency up to 10%.
|
|
|
|
Финкель, М. И., Масленников, С. Н., & Гольцман, Г. Н. (2007). Концепция приёмного комплекса космического радиотелескопа «Миллиметрон». Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 50(10-11), 924–934.
|
|
|
|
Финкель, М. И., Масленников, С. Н., & Гольцман, Г. Н. (2005). Супергетеродинные терагерцовые приёмники со сверхпроводниковым смесителем на электронном разогреве. Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 48(10), 964–970.
|
|
|
|
Корнеев, А. А., Минаева, О., Рубцова, И., Милостная, И., Чулкова, Г., Воронов, Б., et al. (2005). Сверхпроводящий однофотонный детектор на основе ультратонкой пленки NbN. Квантовая электроника, 35(8), 698–700.
Abstract: Представлены результаты исследований сверхпроводящих однофотонных детекторов, изготовленных из ультратонкой пленки NbN. Развитие технологического процесса изготовления детекторов, а также снижение рабочей температуры до 2 К позволили существенно увеличить квантовую эффективность: для видимого света (λ = 0.56 мкм) она составила 30%–40%, т.е. достигла предела, определяемого коэффициентом поглощения пленки. С ростом длины волны квантовая эффективность экспоненциально падает, составляя ~20% на λ=1.55 мкм и ~0.02% на λ = 5 мкм. При скорости темнового счета ~10-4s-1 экспериментально измеренная эквивалентная мощность шума составила 1.5 × 10-20 Вт/Гц-1/2; в дальнейшем она может быть уменьшена до рекордно низкого значения 5 × 10-21 Вт/Гц-1/2. Временное разрешение детектора равно 30 пс.
|
|
|
|
Гершензон, Е. М., Гершензон, М. Е., Гольцман, Г. Н., Семенов, А. Д., & Сергеев, А. В. (1982). Неселективное воздействие электромагнитного излучения на сверхпроводящую пленку в резистивном состоянии. Письма в ЖЭТФ, 36(7), 241–244.
|
|
|
|
Гершензон, Е. М. (1982). Воздействие электромагнитного излучения на сверхпроводящую плёнку ниобия в резистивном состоянии. In Тезисы докладов 22 Всесоюзной конференции по физике низких температур (pp. 79–80).
|
|
|
|
Гершензон, Е. М., Гершензон, М. Е., Гольцман, Г. Н., Люлькин, А. М., Семенов, А. Д., & Сергеев, А. В. (1989). О предельных характеристиках быстродействующих серхпроводниковых болометров. Журнал технической физики, 59(2), 111–120.
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 кконструкции «электронного болометра» для достижения предельной чувствительности. Проведено сравнение характеристик электронного болометра и обычных болометров различных типов.
|
|
|
|
Ожегов, Р. В., Морозов, Д. В., Масленников, С. Н., Смирнов, К. В., Окунев, О. В., & Гольцман, Г. Н. (2004). Тепловизор субмиллиметрового диапазона волн для регистрации теплового излучения тела человека и обнаружения скрытых под одеждой предметов. In 3-я Международная выставка и конференция Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности. Москва.
|
|
|
|
Ожегов, Р. В., Масленников, С. Н., Морозов, Д. В., Окунев, О. В., Смирнов, К. В., & Гольцман, Г. Н. (2004). Тепловизор субмиллиметрового диапазона длин волн. In Десятая всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-10). Москва.
|
|
|
|
Масленников, С. Н., Вахтомин, Ю. Б., Антипов, С. В., Смирнов, К. В., Каурова, Н. С., Гришина, Е. В., et al. (2004). Смесители на основе электронного разогрева в тонких пленках NbN для частот 2.5 и 3.8 ТГц. In Десятая всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-10). Москва.
|
|
|
|
Каурова, Н. С., Финкель, М. И., Масленников, С. Н., Вахтомин, Ю. Б., Антипов, С. В., Смирнов, К. В., et al. (2004). Смеситель субмиллиметрового диапазона длин волн на основе тонкой пленки YBa2Cu3O7-x. In 1-я международная конференция Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости (291). Москва-Звенигород.
|
|
|
|
Гольцман, Г. Н., & Лудков, Д. Н. (2003). Сверхпроводниковые смесители на горячих электронах терагерцового диапазона и их применение в радиоастрономии. Изв. высших учебных заведений. Радиофизика, 46(8/9).
|
|
|
|
Корнеев, А. А. (2006). Квантовая эффективность и темновой счет NbN сверхпроводникового инфракрасного однофотонного детектора. Ph.D. thesis, , .
|
|
|
|
Масленников, С. Н. (2007). Смесители на эффекте электронного разогрева для терагерцового и инфракрасного диапазонов. Ph.D. thesis, , .
|
|
|
|
Шангина, Е. Л., Смирнов, К. В., Морозов, Д. В., Ковалюк, В. В., Гольцман, Г. Н., Веревкин, А. А., et al. (2010). Концентрационная зависимость полосы преобразования смесителей субмиллиметрового диапазона на основе наноструктур AlGaAs/GaAs. Изв. РАН Сер. Физ., 74(1), 110–112.
Abstract: Методом субмиллиметровой спектроскопии с высоким временным разрешением при Т = 4.2 К измерена концентрационная зависимость полосы преобразования гетеродинного детектирования гетероструктур AlGaAs/GaAs с двумерным электронным газом. С увеличением концентрации двумерных электронов ns = (1.6–6.6) · 1011см-2 ширина полосы преобразования f3dB уменьшается от 245 до 145 МГц. В исследованной области концентраций наблюдается зависимость f3dB , обусловленная рассеянием электронов на деформационном потенциале акустических фононов и пьезоэлектрическим рассеянием.
|
|
|
|
Гольцман, Г. Н., Птицина, Н. Г., & Ригер, Е. Р. (1984). Оже-рекомбинация свободных носителей на мелких донорах в германии. Физика и техника полупроводников, 18(9), 1684–1686.
|
|
|
|
Goltsman, G. N., Maliavkin, A. V., Ptitsina, N. G., & Selevko, A. G. (1986). Magnetic exciton spectroscopy in uniaxially compressed Ge at submillimeter waves. In Izv. Akad. Nauk SSSR, Seriya Fizicheskaya (Vol. 50, pp. 280–281).
|
|
|
|
Мошкова, М. А., Дивочий, А. В., Морозов, П. В., Золотов, Ф. И., Вахтомин, Ю. Б., & Смирнов, К. В. (2018). Высокоэффективные NBN однофотонные детекторы с разрешением числа фотонов. In Сборн. науч. труд. VII международн. конф. по фотонике и информац. опт. (pp. 400–401).
Abstract: Разработаны и исследованы сверхпроводниковые однофотонные детекторы, способные к разрешению до 3-х фотонов в коротком импульсе излучения и имеющие квантовую эффективность детектирования одиночных фотонов ~60% на длине волны lambda=1.55 мкм. Проведенная модернизация технологии изготовления детекторов, позволила получить приемные устройства с мультифотонной квантовой эффективностью, приближающейся к расчетным значениям.
|
|
|
|
Казаков, А. Ю., Кардакова, А. И., Селиверстов, С. В., Горшков, К. Н., Дивочий, А. В., Финкель, М. И., et al. (2012). Возможность применения сверхпроводниковых материалов в качестве отражающего покрытия холодного зеркала телескопа субмиллиметрового диапазона. Совр. проб. науки и обр., (3), 1–5.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Korneev, A. A., Divochiy, A. V., Vakhtomin, Y. B., Korneeva, Y. P., Larionov, P. A., Manova, N. N., et al. (2013). IR single-photon receiver based on ultrathin NbN superconducting film. Rus. J. Radio Electron., (5).
Abstract: We present our recent results in research and development of superconducting single-photon detector (SSPD). We achieved the following performance improvement: first, we developed and characterized SSPD integrated in optical cavity and enabling its illumination from the face side, not through the substrate, second, we improved the quantum efficiency of the SSPD at around 3 μm wavelength by reduction of the strip width to 40 nm, and, finally, we improved the detection efficiency of the SSPD-based single-photon receiver system up to 20% at 1550 nm and extended its wavelength range beyond 1800 nm by the usage of the fluoride ZBLAN fibres.
|
|
|
|
Семенов, А. В. (2010). Проскальзывание фазы, поглощение электромагнитного излучения и формирование отклика в детекторах на основе узких полосок сверхпроводников. Ph.D. thesis, , .
|
|
|
|
Проходцов, А. И., Голиков, А. Д., Ан, П. П., Ковалюк, В. В., & Гольцман, Г. Н. (2019). Влияние покрытия из оксида кремния на эффективность фокусирующего решеточного элемента связи из нитрида кремния. In Proc. IWQO (pp. 201–203).
Abstract: В работе экспериментально изучена зависимость эффективности фокусирующего решеточного элемента связи от периода и фактора заполнения до и после напыления верхнего слоя из оксида кремния. Полученные данные имеют практическое значение при создании перестраиваемых интегрально-оптических устройств на нитриде кремния.
|
|
|
|
Елезов, М. С., Щербатенко, М. Л., Сыч, Д. В., & Гольцман, Г. Н. (2019). Практические особенности работы оптоволоконного квантового приемника Кеннеди. In Proc. IWQO (pp. 303–305).
Abstract: Мы рассматриваем практические особенности работы квантового приемника на основе схемы Кеннеди, собранного из стандартных оптоволоконных элементов и сверхпроводникового детектора одиночных фотонов. Приемник разработан для различения двух фазовомодулированных когерентных состояний света на длине волны 1,5 микрона в непрерывном режиме с частотой модуляции 200 КГц и уровнем ошибок различения примерно в два раза ниже стандартного квантового предела.
|
|
|
|
Смирнов, К. В. (2009). Создание приборов на сверхпроводниковых счетчиках фотонов и методов диагностики КМОП микросхем, гетероструктур и лазеров на квантовых точках. Министерство образования и науки РФ.
Abstract: Этап №1 (дата окончания: 30.09.2009)
Разработана методика изготовления сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPD) с монокристаллической структурой пленки сверхмалой толщины. Изготовлены экспериментальные образцы сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPD). Разработана методика пакетирования сверхпроводникового однофотонного детектора в оптический узел с одномодовым оптоволокном. Изготовлены экспериментальные образцы приемных модулей на основе однофотонных сверхпроводниковых детекторов из NbN-нанопленок.
Этап №2 (дата окончания: 28.10.2009)
Разработаны методы диагностики КМОП микросхем, гетероструктур и лазеров на квантовых точках и методика измерения мощности излучения полупроводниковых лазеров на квантовых точках с использованием сверхпроводниковых однофотонных детекторов (SSPD). Проведена технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Smirnov, K., Korneev, A., Minaeva, O., Divochij, A., Rubtsova, I., Antipov, A., et al. (2006). Superconducting single-photon detector for near- and middle IR wavelength range. In Proc. 16th Int. Crimean Microwave and Telecommunication Technology (Vol. 2, pp. 684–685).
Abstract: Presented in this paper are the results of research of NbN-film superconducting single-photon detector. At 2 K temperature, quantum efficiency in the visible light (0.56 mum) reaches 30-40 %. With the wavelength increase quantum efficiency decreases and comes to 20% at 1.55 mum and 0.02% at 5.6 mum. Minimum dark counts rate is 2times10-4s-1. The jitter of detector is 35 ps. The detector was successfully implemented for integrated circuits non-invasive optical testing. It is also perspective for quantum cryptography systems
|
|
|
|
Voronov, B. M., Gershenzon, E. M., Gol'tsman, G. N., Gubkina, T. O., & Semash, V. D. (1994). Superconductive properties of ultrathin NbN films on different substrates. Sverkhprovodimost': Fizika, Khimiya, Tekhnika, 7(6), 1097–1102.
Abstract: A study was made on dependence of surface resistance, critical temperature and width of superconducting transition on application temperature and thickness of NbN films, which varied within the range of 3-10 nm. Plates of sapphire, fused and monocrystalline quartz, MgO, as well as Si and silicon oxide were used as substrates. NbN films with 160 μθ·cm specific resistance and 16.5 K (Tc) critical temperature were obtained on sapphire substrates. Intensive growth of ΔTc was noted for films, applied on fused quartz, with increase of precipitation temperature. This is explained by occurrence of high tensile stresses in NbN films, caused by sufficient difference of thermal coefficients of expansion of NbN and quartz.
|
|
|
|
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).
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., Gol'tsman, G. N., Dzardanov, A. L., & Kuznetsov, E. A. (1992). Superconducting UHF-limiter based on electron heating up. Sverkhprovodimost': Fizika, Khimiya, Tekhnika, 5(11), 2164–2170.
Abstract: The results of experimental investigation of fast-action 5HF-limiter are presented; the limiter is based on the utilization of electron hetaing phenomenon in thin superconducting films. The design of SHF-limiter, which is intended for operation at liquid helium temperatures and which has the form of a section of superconducting NbN microstrip line for 1-12 GHz rang, is described.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Воеводин, Е. И., Гершензон, Е. М., Гольцман, Г. Н., & Птицина, Н. Г. (1989). Энергетический спектр мелких акцепторов в сильно одноосно деформированном Ge. Физика и техника полупроводников, 23(8), 1356–1361.
Abstract: Проведены исследования спектров фототермической ионизации мелких акцепторов (В, Аl) в Ge, предельно сжатом вдоль кристаллографической оси [100]. Из данных измерений с учетом теории построен энергетический спектр примесей. Показано, что энергии большого числа уровней четных и нечетных состояний хорошо соответствуют расчету, выполненному для примесей в анизотропном полупроводнике с параметром анизотропии γ=m∗⊥/m∗∥>1.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Voevodin, E. I., Gershenzon, E. M., Goltsman, G. N., Ptitsina, N. G., & Chulkova, G. M. (1988). Capture of free holes by charged acceptors in uniaxially deformed Ge. Fizika i Tekhnika Poluprovodnikov, 22(3), 540–543.
Abstract: Цель настоящей работы — исследование кинетики примесной фотопроводимости p-Ge при сильном одноосном сжатии в широком диапазоне изменения интенсивности примесного подсвета, создающего свободные дырки, и определение сечения каскадного захвата дырок на мелкие заряженные акцепторы в условиях преобладания электрон-фононного механизма потерь энергии.
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., Gol'tsman, G. N., & Mirskii, G. I. (1987). Submillimeter backward-wave-tube spectrometer-relaxometer. Pribory i Tekhnika Eksperimenta, 30(4), 131–137.
Abstract: A backward-wave-tube (BWT) spectrometer-relaxometer is described that is designed for study of the relaxation characteristics of photoconductors in the wavelength range of 2-0.25 mm – in particular, to measure the relaxation times of the submillimeter photoconductivity of germanium in the range of 10[sup:-4]-10[sup:-9] sec and to determine from these data the concentration of compensating impurities of from 10[sup:10] to 10[sup:14] cm[sup:-3]. The instrument uses the beats of the oscillations of two BWTs and records the amplitude-frequency response of the specimen with variation of the beat frequency from 10[sup:4] to 10[sup:8] Hz with accumulation of the desired signal for less than or equal to1 sec by means of a quadrature synchronous detector. The beat frequency is stabilized and the quadrature voltages of the synchronous detector are formed by means of phase-locked loops.
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., & Gol'tsman, G. N. (1988). Effect of electromagnetic radiation on a superconductor in a magnetic field. In Izv. Akad. Nauk SSSR, Seriya Fizicheskaya (Vol. 52, pp. 449–451).
Abstract: The effect of electromagnetic radiation on thin superconducting films of Nb with a large number of static defects is investigated experimentally for the case where the film is in the resistive state due to an applied magnetic field and transport current. The results obtained are found to be well described by a model of spatially homogeneous electron heating. It is noted that the results obtained here for Nb films are also valid for Al, NbN, and MoRe films.
|
|
|
|
Гершензон, Е. М., Гольцман, Г. Н., Елантьев, А. И., Кагане, М. Л., Мултановский, В. В., & Птицина, Н. Г. (1983). Применение субмиллиметровой ЛОВ спектроскопии для определения химической природы и концентрации примесей в чистых полупроводниках. Физика и техника полупроводников, 17(8), 1430–1437.
|
|
|
|
Gershenzon, E. M., Gol'tsman, G. N., & Semenov, A. D. (1983). Submillimeter backward wave tube spectrometer for measuring superconducting film transmission. Pribory i Tekhnika Eksperimenta, 26(5), 134–137.
Abstract: A spectrometer employing six backward wave tubes is described. It is intended for investigation of superconductors in the 0.2-3 mm range of wave lengths. During the measurement of the transmission spectrum it is possible to determine the energy gap for superconduct1ng films 50 to 4000 A thick. The transmission factor can vary from 10-1 to 10-9. Spectrum of relation of film transmission factors in superconducting and normal states is measured for determining the energy gap 2 Δ. The transmission spectrum obtained by means of a computer for vanadium film 300 A thick is given as an example. The energy gap 2 Δ = 1.4 MeV
|
|
|
|
Blagosklonskaya, L. E., Gershenzon, E. M., Gol'tsman, G. N., & Elant'ev, A. I. (1977). Effect of a high magnetic field on the spectrum of donors in InSb. Fizika i Tekhnika Poluprovodnikov, 11(12), 2373–2375.
|
|
|
|
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 June 4, 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.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Воеводин, Е. И., Гершензон, Е. М., Гольцман, Г. Н., & Птицина, Н. Г. (1990). Влияние магнитного поля на захват свободных носителей мелкими примесями в Ge. Физика и техника полупроводников, 24(10), 1881–1883.
Abstract: Цель настоящей работы — измерение кинетики примесной фотопроводимости в квантующих магнитных полях.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Neroev, V. V., Iomdina, E. N., Khandzhyan, A. T., Khodzhabekyan, N. V., Sengaeva, M. D., Ivanova, A. V., et al. (2021). Experimental study of the effect of corneal hydration and its biomechanical properties on the results of photorefractive keratectomy. Vestn. Oftalmol., 137(3), 68–75.
Abstract: Water content in the cornea may affect the outcome of its excimer laser ablation, especially in presbyopic patients with myopic refraction. This hypothesis can be tested by scanning the cornea in the terahertz (THz) range to determine its hydration level.
Purpose: To study the effect of hydration of the cornea determined by non-contact THz scanning and its biomechanical parameters on the results of photorefractive keratectomy (PRK) in an experiment.
Material and methods: PRK was performed using the Nidek EC-5000 QUEST excimer laser on 8 rabbit eyes. Corneal hydration was evaluated by determining the reflection coefficient (RC) in the THz electromagnetic radiation range before PRK, after 3-5 days, and after 1, 2, 3, and 4 months. Clinical examination included autorefractometry, assessment of corneal thickness and other anatomical and optical parameters of the anterior eye segment (Galilei G6, Ziemer Ophthalmic Systems AG 6.0.2, Switzerland), measurement of corneal hysteresis (CH) and corneal resistance factor (CRF) using the Ocular Response Analyzer (ORA; Reichert, USA), as well as tear production (Schirmer test).
Results: The initial water content in the cornea has a significant effect on the thickness of the removed layer, i.e. on the PRK effect, with correlation coefficient of Rs= -0.976 (p<0.01). The correlation between CH and the ablation depth is less pronounced (Rs=0.643), and CRF had no correlation with it (Rs= -0.089). Biomechanical indicators of the cornea depend on its hydration: changes in CH and CRF after excimer laser ablation qualitatively coincide with changes in RC, the correlation coefficient between RC and the initial value of CH is R= -0.619 (moderate negative correlation).
Conclusion: THz scanning is an effective non-contact technology for monitoring corneal hydration level. The mismatch of the hypoeffect of keratorefractive excimer laser intervention planned for patients with presbyopia with the actual outcome can be caused by individual decrease in the initial water content in the cornea.
|
|
|
|
Romanov, N. R., Zolotov, P. I., & Smirnov, K. V. (2019). Development of disordered ultra-thin superconducting vanadium nitride films. In Proc. 8th Int. Conf. Photonics and Information Optics (pp. 425–426).
Abstract: We present the results of development and research of superconducting vanadium nitride VN films ~10 nm thick having different level of disorder. It is showed that both silicon substrate temperature T sub in process of magnetron sputtering and total gas pressure P affect superconducting transition temperature of sputtered films and R 300 /R 20 ratio defining their level of disorder. VN films suitable for development of superconducting single-photon detectors on their basis are obtained.
|
|
|
|
Moshkova, M. A., Divochiy, A. V., Morozov, P. V., Antipov, A. V., Vakhtomin, Y. B., & Smirnov, K. V. (2019). Characterization of topologies of superconducting photon number resolving detectors. In Proc. 8th Int. Conf. Photonics and Information Optics (pp. 465–466).
Abstract: Comparative analysis for different topologies of superconducting single-photon detectors with ability to resolve up to 4 photons in a short pulse of IR radiation has been carry out. It was developed the detector with a system detection efficiency of ~ 85 % at λ = 1550 nm. The possibility of using such detector to restore photon statistics of a pulsed radiation source was demonstrated.
|
|
|
|
Мошкова, М. А., Дивочий, А. В., Морозов, П. В., Антипов, А. В., Вахтомин, Ю. Б., & Смирнов, К. В. (2019). Оценка статистики распределения фотонов с использованием многоэлементного сверхпроводникового однофотонного детектора. In Межвузовская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е. В. Арменского (pp. 201–202). МИЭМ НИУ ВШЭ.
Abstract: Проведен сравнительный анализ топологий сверхпроводниковых однофотонных детекторов с способностью к разрешению до четырёх фотонов в коротком импульсе ИК излучения. Получен детектор, с системной квантовой эффективностью ~85% на λ=1550 нм. Продемонстрирована возможность его использования для распределения числа фотонов импульсного источника излучения.
|
|
|
|
Золотов, Ф. И., & Смирнов, К. В. (2019). Особенности осаждения разупорядоченных сверхтонких плёнок нитрида ванадия. In Межвузовская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов им. Е. В. Арменского (pp. 204–205). МИЭМ НИУ ВШЭ.
Abstract: В работе изучены особенности роста сверхтонких плёнок нитрида ванадия толщиной ~10 нм. Обнаружено, что при изменении температуры подложки и общего давления газов в процессе осаждения плёнок меняется значение их поверхностного сопротивления вблизи перехода к сверхпроводящему состоянию.
|
|
|
|
Райтович, А. А., Пентин, И. В., Золотов, Ф. И., Селезнев, В. А., Вахтомин, Ю. Б., & Смирнов, К. В. (2018). Время энергетической релаксации электронов в сверхпроводниковых VN наноструктурах. In Сборник трудов 13 Всероссийской конференции молодых ученых (pp. 236–238). Техно-Декор.
|
|
|
|
Zolotov, P. I., Vakhtomin, Y. B., Divochiy, A. V., Seleznev, V. A., & Smirnov, K. V. (2016). Technology development of resonator-based structures for efficiency increasing of NBN detectors of IR single photons. Proc. 5th Int. Conf. Photonics and Information Optics, , 115–116.
Abstract: This paper presents a technology of fabrication of NbN superconductive single- photon detectors, using resonator structures. The main results are related to optimization of the process of NbN sputtering over substrate with metallic mirrors and SiO 2 /Si 3 N 4 layers /4 thick. Investigation of the quantum efficiency of fabricated devices at 1.6 K on 1.55 μm showed triple-magnified value compared to standard Si/NbN structures.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Семенов, А. В., Корнеев, А. А., Лобанов, Ю. В., Корнеева, Ю. П., Рябчун, С. А., Лаврова, О. С., et al. (2012). Поляризация электромагнитной волны вблизи фокуса зеркала и системы зеркал в субтерагерцовом диапазоне частот. Современные проблемы науки и образования, (2).
Abstract: Рассмотрено влияние оптической системы телескопа на поляризацию принимаемого электромагнитного сигнала. Описано изменение поляризации луча при отражении от произвольно ориентированной поверхности зеркала. Учтены искажения поляризации, обусловленные как отклонением лучей от первоначального направления, так и различием в коэффициентах отражения для разных поляризаций в случае неидеального отражения. В рамках метода Френеля получены оценочные формулы, дающие отношение амплитуд поля с исходной поляризацией и с поляризацией, перпендикулярной исходной, вблизи фокальной точки оптической системы. Формулы выведены для нескольких практически важных случаев, в том числе для параболического зеркала и системы двух зеркал. Оценена верхняя граница поляризационных искажений в пределах кружка Эйри. Полученные оценки согласуются с результатами численного расчёта для двухзеркального радиотелескопа субтерагерцового диапазона.
|
|
|
|
Казаков, А. Ю., Селиверстов, С. В., Дивочий, А. В., Смирнов, К. В., Финкель, М. И., & Вахтомин, Ю. Б. (2012). Возможность применения сверхпроводниковых материалов в качестве отражающего покрытия зеркала телескопа, предназначенного для наблюдений анизотропии реликтового излучения. Преподаватель ХХI век, (3), 221–224.
Abstract: В статье исследуется возможность использования сверхпроводящего материала в качестве отражающего слоя зеркала субмиллиметрового телескопа, охлажденного до криогенных температур и предназначенного для наблюдений реликтового излучения. Для нескольких сверхпроводниковых материалов вычислен диапазон частот, в котором флуктуации теплового излучения покрытия меньше флуктуаций источника. Показана перспективность применения покрытия из Nb3Ge.
|
|
|
|
Семенов, А. В., Корнеев, А. А., Лобанов, Ю. В., Корнеева, Ю. П., Рябчун, С. А., Третьяков, И. В., et al. (2012). Оценка поляризационных искажений, вносимых оптической системой радиотелескопа миллиметрового диапазона. Преподаватель ХХI век, (4), 230–236.
Abstract: В статье рассмотрена поляризация электромагнитного поля вблизи фокальной точки телескопической системы. Оценена верхняя граница поляризационных искажений, вносимых отражающими поверхностями, в том числе с учетом неидеальности отражения.
|
|
|
|
Семенов, А. В., Корнеев, А. А., Смирнов, А. В., Смирнов, К. В., Ожегов, Р. В., Окунев, О. В., et al. (2012). Линейные по мощности поглощаемого излучения поправки к спектральным функциям «грязного» сверхпроводника и отклик сверхпроводниковых детекторов. Преподаватель ХХI век, (3), 216–220.
Abstract: В статье развит метод расчета малых поправок к спектральным функциям пленки «грязного» сверхпроводника, возникающих под действием поглощаемой мощности электромагнитного излучения. Метод пригоден в случае спектральных функций произвольного вида, что позволяет применять его для расчета отклика сверхпроводниковых детекторов излучения различного типа.
|
|
|
|
Корнеева, Ю. П., Трифонов, А. В., Вахтомин, Ю. Б., Смирнов, К. В., Корнеев, А. А., Рябчун, С. А., et al. (2012). Расчет согласующего оптического резонатора для сверхпроводникового нанополоскового детектора. Преподаватель ХХI век, (3), 225–227.
Abstract: В статье произведен расчет резонатора, предназначенного для согласования сверхпроводникового нанополоскового однофотонного детектора с оптическим сигналом. Показано, что для детектора, выполненного из пленки с типичным сопротивлением квадрата 500 Ом и коэффициентом заполнения 0.5 коэффициент согласования с излучением, поляризованным параллельно полоскам детектора, достигает величины около 60%.
|
|
|
|
Semenov, A. V., Devyatov, I. A., Korneev, A. A., Smirnov, K. V., Goltsman, G. N., & Melnikov, A. P. (2012). Derivation of expression for thermodynamic potential of “dirty” superconductor. Rus. J. Radio Electron., (4).
Abstract: We derive a formula for thermodynamic potential of dirty superconductor which express it via isotropic quasiclassical Green functions of Usadel theory. Our result allows unify description of dynamic processes and fluctuations in superconducting nano-electronic devices.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Чулкова, Г. М., Семёнов, А. В., Тархов, М. А., Гольцман, Г. Н., Корнеев, А. А., & Смирнов, К. В. (2012). О возможности использования PNR-SNPD в системах телекоммуникационной связи. Преподаватель ХХI век, (2), 244–246.
Abstract: Рассмотрена возможность применения сверхпроводникового нанополоскового детектора, разрешающего число фотонов (Photon-Number Resolving Superconducting Nanowire Photon Detector, PNR-SNPD), в качестве датчика приёмных модулей телекоммуникационных линий. Оценена мощность оптического импульса, необходимая для достижения приемлемо низкой доли ошибочных битов.
|
|
|
|
Korneeva, Y. P., Trifonov, A. V., Vakhtomin, Y. B., & Smirnov, K. V. (2011). Design of resonator for superconducting single-photon detector. Rus. J. Radio Electron., (12).
Abstract: A resonator for superconducting single-photon detector is designed. Near 60% coupling with a radiation propagating from a dielectric substrate of optical fiber is demonstrated to be achieved for typical values of the detector’s film sheet resistance.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
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.
|
|
