|
|
Lipatov A, Okunev O, Smirnov K, Chulkova G, Korneev A, Kouminov P, et al. An ultrafast NbN hot-electron single-photon detector for electronic applications. Supercond Sci Technol. 2002;15(12):1689–92.
Abstract: We present the latest generation of our superconducting single-photon detector (SPD), which can work from ultraviolet to mid-infrared optical radiation wavelengths. The detector combines a high speed of operation and low jitter with high quantum efficiency (QE) and very low dark count level. The technology enhancement allows us to produce ultrathin (3.5 nm thick) structures that demonstrate QE hundreds of times better, at 1.55 μm, than previous 10 nm thick SPDs. The best, 10 × 10 μm2, SPDs demonstrate QE up to 5% at 1.55 μm and up to 11% at 0.86 μm. The intrinsic detector QE, normalized to the film absorption coefficient, reaches 100% at bias currents above 0.9 Ic for photons with wavelengths shorter than 1.3 μm.
|
|
|
|
Il'in KS, Verevkin AA, Gol'tsman GN, Sobolewski R. Infrared hot-electron NbN superconducting photodetectors for imaging applications. Supercond Sci Technol. 1999;12(11):755–8.
Abstract: We report an effective quantum efficiency of 340, responsivity >200 A W-1 (>104 V W-1) and response time of 27±5 ps at temperatures close to the superconducting transition for NbN superconducting hot-electron photodetectors (HEPs) in the near-infrared and optical ranges. Our studies were performed on a few nm thick NbN films deposited on sapphire substrates and patterned into µm-size multibridge detector structures, incorporated into a coplanar transmission line. The time-resolved photoresponse was studied by means of subpicosecond electro-optic sampling with 100 fs wide laser pulses. The quantum efficiency and responsivity studies of our photodetectors were conducted using an amplitude-modulated infrared beam, fibre-optically coupled to the device. The observed picosecond response time and the very high efficiency and sensitivity of the NbN HEPs make them an excellent choice for infrared imaging photodetectors and input optical-to-electrical transducers for superconducting digital circuits.
|
|
|
|
Semenov AD, Gol'tsman GN, Sobolewski R. Hot-electron effect in superconductors and its applications for radiation sensors. Supercond Sci Technol. 2002;15(4):R1–R16.
Abstract: The paper reviews the main aspects of nonequilibrium hot-electron phenomena in superconductors and various theoretical models developed to describe the hot-electron effect. We discuss implementation of the hot-electron avalanche mechanism in superconducting radiation sensors and present the most successful practical devices, such as terahertz mixers and direct intensity detectors, for far-infrared radiation. Our presentation also includes the novel approach to hot-electron quantum detection implemented in superconducting x-ray to optical photon counters.
|
|
|
|
Manova NN, Korneeva YP, Korneev AA, Slysz W, Voronov BM, Gol'tsman GN. Superconducting NbN single-photon detector integrated with quarter-wave resonator. Tech Phys Lett. 2011;37(5):469–71.
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.
|
|
|
|
Смирнов КВ, Вахтомин ЮБ, Смирнов АВ, Ожегов РВ, Пентин ИВ, Дивочий АВ, et al. Приемники терагерцового и инфракрасного диапазонов, основанные на тонкопленочных сверхпроводниковых наноструктурах. Вестник НГУ Серия: Физика. 2010;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.
|
|
|
|
Чулкова ГМ, Семёнов АВ, Дивочий АВ, Тархов МА. Сверхпроводниковый однофотонный детектор с разрешением числа фотонов для систем дальней телекоммуникационной связи. Ж радиоэлектрон. 2011;(12):1–6.
Abstract: Рассмотрена возможность применения сверхпроводникового однофотонного детектора, разрешающего число фотонов, в качестве датчика приёмных модулей телекоммуникационных линий. Показано, что для достижения доли ошибочных битов на уровне 10-11 достаточно на два порядка меньшей мощности в оптическом импульсе, чем при использовании существующих приёмных модулей.
|
|
|
|
Чулкова ГМ, Семенов АВ, Корнеев АА, Кардакова АИ, Аверьев НВ, Ан ПП, et al. Спектральная чувствительность сверхпроводникового однофотонного детектора. Ж радиоэлектрон. 2011;11:5.
Abstract: We consider quantum efficiency dependence on photons' energy from hot spot model. Direction of quasiparticles diffusion drive across superconductive film. The maximal quantum efficiency is proportional to a probability of photon absorption. The spectral sensitivity of superconductive single photon detector does not have clearly expressed red limit. Changing regimes of work depends on a wavelength we can get high values of quantum efficiency in visible and infrared range which will be specified by the quality of fabrication of detectors and their consistency with the radiation.
Key words: superconducting single-photon detector, SSPD, quantum efficiency, spectral sensitivity.
В статье представлена зависимость квантовой эффективности от энергии фотона в рамках модели горячего пятна. Диффузия квазичастиц происходит в основном перпендикулярно направлению тока в областях с максимальной плотностью тока. Максимальная квантовая эффективность детектора пропорциональна вероятности поглощения фотона. Несмотря на квантовый характер работы сверхпроводникового однофотонного детектора, он не имеет четко выраженной красной границы. Изменяя режим работы в зависимости от длины волны можно в видимом и инфракрасном диапазонах получать высокие значения квантовой эффективности, которые будут определяться лишь качеством изготовления детекторов и степенью их согласования с излучением.
|
|
|
|
Корнеев АА, Минаева О, Рубцова И, Милостная И, Чулкова Г, Воронов Б, et al. Сверхпроводящий однофотонный детектор на основе ультратонкой пленки NbN. Квантовая электроника. 2005;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.
|
|
|
|
Минаева ОВ. Быстродействующий однофотонный детектор на основе тонкой сверхпроводниковой пленки NbN [Ph.D. thesis].; 2009.
|
|
|
|
Семенов АВ. Проскальзывание фазы, поглощение электромагнитного излучения и формирование отклика в детекторах на основе узких полосок сверхпроводников [Ph.D. thesis].; 2010.
|
|
