Манова, Н. Н., Корнеева, Ю. П., Корнеев, А. А., Слыш, В., Воронов, Б. М., & Гольцман, Г. Н. (2011). Сверхпроводниковый NbN однофотонный детектор, интегрированный с четвертьволновым резонатором. ПЖТФ, 37(10), 7.
Abstract: Исследована спектральная зависимость квантовой эффективности сверхпроводниковых NbN однофотонных детекторов, интегрированных с оптическими четвертьволновыми резонаторами с использованием диэлектриков Si3N4, SiO2, SiO.
|
Tretyakov, I., Ryabchun, S., Finkel, M., Maslennikova, A., Kaurova, N., Lobastova, A., et al. (2011). Low noise and wide bandwidth of NbN hot-electron bolometer mixers. Appl. Phys. Lett., 98, 033507 (1 to 3).
Abstract: We report a record double sideband noise temperature of 600 K (5hν/kB) offered by a NbN hot-electron bolometer receiver at 2.5 THz. Allowing for standing wave effects, this value was found to be constant in the intermediate frequency range 1–7 GHz, which indicates that the mixer has an unprecedentedly large noise bandwidth in excess of 7 GHz. The insight into this is provided by gain bandwidth measurements performed at the superconducting transition. They show that the dependence of the bandwidth on the mixer length follows the model for an HEB mixer with diffusion and phonon cooling of the hot electrons.
|
Beck, M., Klammer, M., Lang, S., Leiderer, P., Kabanov, V. V., Gol'tsman, G. N., et al. (2011). Energy-gap dynamics of superconducting NbN thin films studied by time-resolved terahertz spectroscopy. Phys. Rev. Lett., 107(17), 4.
Abstract: Using time-domain terahertz spectroscopy we performed direct studies of the photoinduced suppression and recovery of the superconducting gap in a conventional BCS superconductor NbN. Both processes are found to be strongly temperature and excitation density dependent. The analysis of the data with the established phenomenological Rothwarf-Taylor model enabled us to determine the bare quasiparticle recombination rate, the Cooper pair-breaking rate and the electron-phonon coupling constant, λ=1.1±0.1, which is in excellent agreement with theoretical estimates.
|
Korneeva, Y., Florya, I., Semenov, A., Korneev, A., & Goltsman, G. (2011). New generation of nanowire NbN superconducting single-photon detector for mid-infrared. IEEE Trans. Appl. Supercond., 21(3), 323–326.
Abstract: We present a break-through approach to mid-infrared single-photon detection based on nanowire NbN superconducting single-photon detectors (SSPD). Although SSPD became a mature technology for telecom wavelengths (1.3-1.55 μm) its further expansion to mid-infrared wavelength was hampered by low sensitivity above 2 μm. We managed to overcome this limit by reducing the nanowire width to 50 nm, while retaining high superconducting properties and connecting the wires in parallel to produce a voltage response of sufficient magnitude. The new device exhibits 10 times better quantum efficiency at 3.5 μm wavelength than the “standard” SSPD.
|
Ларионов, П. А., Рябчун, С. А., Финкель, М. И., & Гольцман, Г. Н. (2011). Вывешенный сверхпроводящий детектор терагерцового диапазона. Труды МФТИ, 3(2), 29–30.
Abstract: Рассматриваются технологические особенности создания чувствительного вывешен- ного детектора терагерцевого диапазона на основе плёнки MoRe. Предлагается воз- можный маршрут создания такого детектора и поясняется выбор материалов, ис- пользуемых для создания детектора.
|
Масленникова, А. В., Рябчун, С. А., Финкель, М. И., Каурова, Н. С., Исупова, А. А., Воронов, Б. М., et al. (2011). Широкополосные смесители на горячих электронах на основе NbN наноструктур. Труды МФТИ, 3(2), 31–34.
Abstract: Мы приводим данные исследования полосы преобразования смесителей на горячих электронах (hot-electron bolometer, НЕВ), изготовленных на основе тонких пленок NbN. Зависимость полосы преобразования от длины смесительного элемента находится в прекрасном согласии с результатами теоретической модели HEB-смесителя, в котором энергетическая релаксация электронов одновременно происходит по двум каналам: фононному и диффузионному.
|
Pernice, W., Schuck, C., Li, M., Goltsman, G. N., Sergienko, A. V., & Tang, H. X. (2011). High speed travelling wave single-photon detectors with near-unity quantum efficiency. arXiv, , 1–14.
Abstract: Ultrafast, high quantum efficiency single photon detectors are among the most sought-after elements in modern quantum optics and quantum communication. Close-to-unity photon detection efficiency is essential for scalable measurement-based quantum computation, quantum key distribution, and loophole-free Bell experiments. However, imperfect modal matching and finite photon absorption rates have usually limited the maximum attainable detection efficiency of single photon detectors. Here we demonstrate a superconducting nanowire detector atop nanophotonic waveguides and achieve single photon detection efficiency up to 94% at telecom wavelengths. Our detectors are fully embedded in a scalable, low loss silicon photonic circuit and provide ultrashort timing jitter of 18ps at multi-GHz detection rates. Exploiting this high temporal resolution we demonstrate ballistic photon transport in silicon ring resonators. The direct implementation of such a detector with high quantum efficiency, high detection speed and low jitter time on chip overcomes a major barrier in integrated quantum photonics.
|
Manova, N. N., Korneeva, Y. P., Korneev, A. A., Slysz, W., Voronov, B. M., & Gol'tsman, G. N. (2011). Superconducting NbN single-photon detector integrated with quarter-wave resonator. Tech. Phys. Lett., 37(5), 469–471.
Abstract: The spectral dependence of the quantum efficiency of superconducting NbN single-photon detectors integrated with quarter-wave resonators based on Si3N4, SiO2, and SiO layers has been studied.
|
Ozhegov, R. V., Gorshkov, K. N., Gol'tsman, G. N., Kinev, N. V., & Koshelets, V. P. (2011). The stability of a terahertz receiver based on a superconducting integrated receiver. Supercond. Sci. Technol., 24(3), 035003.
Abstract: We present the results of stability testing of a terahertz radiometer based on a superconducting receiver with a SIS tunnel junction as the mixer and a flux-flow oscillator as the local oscillator. In the continuum mode, the receiver with a noise temperature of 95 K at 510 GHz measured over the intermediate frequency (IF) passband of 4-8 GHz offered a noise equivalent temperature difference of 10 ± 1 mK at an integration time of 1 s. We offer a method to significantly increase the integration time without the use of complex measurement equipment. The receiver observed a strong signal over a final detection bandwidth of 4 GHz and offered an Allan time of 5 s.
|
Флоря, И. Н., Корнеева, Ю. П., Корнеев, А. А., & Гольцман, Г. Н. (2011). Сверхпроводниковый однофотонный детектор для среднего инфракрасного диапазона на основе узких параллельных полосок. Труды МФТИ, 3(2), 14–17.
Abstract: Мы рассматриваем ультрабыстрый сверхпроводниковый однофотонный детектор (SSPD). SSPD представляет собой тонкопленочную наноструктуру — очень узкую и длинную полоску сверхпроводника, изогнутую в виде меандра, изготовленную из пленки NbN толщиной 4 нм, нанесенной на сапфировую подложку. SSPD хорошо сопрягается с оптоволокном и легко может быть интегрирован в полностью готовую для работы приемную систему. В стремлении продвинуться в средний ИК диапозон нам удалось разработать SSPD в виде параллельно соединенных полосок с шириной полоски всего 50 нм и сохранить при этом сверхпроводящие свойства. Эти детекторы показывают более чем на порядок большую чувствительность на длине волны 3;5 мкм, чем SSPD в виде меандра. Полученные результаты открывают путь к эффективным детекторам среднего ИК-диапазона, обладающим скоростью счета свыше 1 ГГц.
|
Пентин, И. В., Смирнов, К. В., Вахтомин, Ю. Б., Смирнов, А. В., Ожегов, Р. В., Дивочий, А. В., et al. (2011). Быстродействующий терагерцевый приемник и инфракрасный счетчик одиночных фотонов на эффекте разогрева электронов в сверхпроводниковых тонкопленочных наноструктурах. Труды МФТИ, 3(2), 38–42.
Abstract: Представлены результаты создания приемных систем терагерцевого диапазона (0.3-70 ТГц), обладающих рекордным быстродействием (50 пс) и высокой чувствительностью (до 5x 10^(-14) Вт/Гц^(1/2)), а также однофотонных приемных систем ближнего инфракрасного диапазона с квантовой эффективностью 25 %, уровнем темнового счета 10-1c., максимальной скоростью счета ~ 100 МГц и временным разрешением до 50 пс.
|
Shangina, E. L., Smirnov, K. V., Morozov, D. V., Kovalyuk, V. V., Goltsman, G. N., Verevkin, A. A., et al. (2011). Concentration dependence of energy relaxation time in AlGaAs/GaAs heterojunctions: direct measurements. Semicond. Sci. Technol., 26(2), 025013.
Abstract: We present measurements of the energy relaxation time, τε, of electrons in a single heterojunction in a quasi-equilibrium state using microwave time-resolved spectroscopy at 4.2 K. We find the relaxation time has a power-law dependence on the carrier density of the two-dimensional electron gas, τε∝nγs with γ = 0.40 ± 0.02 for values of the carrier density, ns, from 1.6 × 1011 to 6.6 × 1011cm−2. The results are in good agreement with predictions taking into account the scattering of the carriers by both piezoelectric and deformation potential acoustic phonons. We compare these results with indirect measurements of the energy relaxation time from energy loss measurements involving Joule heating of the electron gas.
|
Расулова, Г. К., Брунков, П. Н., Пентин, И. В., Ковалюк, В. В., Горшков, К. Н., Казаков, А. Ю., et al. (2011). Взаимная синхронизация двух связанных генераторов автоколебаний на основе сверхрешеток GaAs/AlGaAs. ЖТФ, 81(6), 80–86.
Abstract: Проведено исследование взаимодействия генераторов автоколебаний на основе 30-периодной слабосвязанной сверхрешетки GaAs/AlGaAs. Воздействие одного генератора автоколебаний на другой осуществлялось при заданном постоянном смещении в отсутствие в одном из них генерации автономных колебаний. Показано, что вынужденные колебания в захватывающем генераторе возникают из-за возбуждения колебаний в системе связанных осцилляторов, образующих границу электрополевого домена на частоте одной из высших гармоник вынуждающего колебания.
|
Семенов, А. В., Девятов, И. А., Рябчун, С. А., Масленников, С. Н., Масленникова, А. С., Ларионов, П. А., et al. (2011). Поглощение терагерцового электромагнитного излучения в “грязной” сверхпроводниковой пленке при произвольном виде спектральных функций. Ж. Радиоэлектрон., 10, 7.
Abstract: A problem of absorption of high-frequency electromagnetic field in dirty superconductor is treated within Keldysh technic. Expression for the source term in the kinetic equation for quasiparticle distribution function is derived. The result is significant for deriving a consistent microscopic theory of superconducting detectors for terahertz frequency range, perspective detectors on kinetic inductance of current-biased superconducting strip and on Josephson inductance of tunnel.
В технике Келдыша рассмотрена задача о поглощении мощности высокочастотного электромагнитного поля в сверхпроводнике, удовлетворяющем условию грязного предела. Получено выражение для члена источника в кинетическом уравнении для функции распределения квазичастиц, справедливое при произвольном виде спектральных функций. Этот результат имеет значение для развития последовательной микроскопической теории сверхпроводниковых детекторов излучения терагерцового диапазона, в частности, перспективных детекторов на кинетической индуктивности смещённой током сверхпроводниковой полоски и джозефсоновской индуктивности туннельного контакта.
|
Семенов, А. В., Девятов, И. А., Третьяков, И. В., Лобанов, Ю. В., Ожегов, Р. В., Петренко, Д. В., et al. (2011). Вывод уравнения типа уравнения гинзбурга-ландау для нанопроволоки вблизи критического магнитного поля. Ж. радиоэлектроники, 11, 4.
Abstract: Nonlinear Ginzburg-Landau equation for dirty supercondicting 1D wire is derived in the limit of high magnetic field.
В пределе больших магнитных полей выведено нелинейное уравнение Гинзбурга-Ландау, описывающее состояние одномерной «грязной» нанопроволоки.
|
