|
|
Смирнов КВ. Энергетическая релаксация электронов в 2D-канале гетеропереходов GAAS/ALGAAS и транспортные процессы в структурах полупроводник-сверхпроводник на их основе [Ph.D. thesis].; 2000.
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.
|
|
|
|
Чулкова ГМ, Корнеев АА, Смирнов КВ, Окунев ОВ. Энергетическая релаксация в примесных металлах, двумерном электронном газе в AlGaAs-GaAs, сверхпроводниковых пленках NbN и детекторы субмиллиметрового и ик излучения на их основе. Прометей, МПГУ; 2012.
Abstract: Монография посвящена обзору исследований влияния эффектов электронного беспорядка на электронное взаимодействие в металлах, сверхпроводниках, полупроводниках, а также в различных низкоразмерных структурах. Актуальность поднятых в монографии вопросов определяется интенсивным развитием нанотехнологий, созданием новых наноструктурированных материалов и уникальных наноэлементов для электроники и фотоники. Упругое электронное рассеяние на границах наноструктур качественно меняет взаимодействие электронов с фонолами, что, безусловно, должно учитываться при проектировании соответствующей элементной базы. Прикладная часть работы посвящена контролируемой модификации электронных процессов для оптимизации новых наносенсоров на основе электронного разогрева в сверхпроводниковых и полупроводниковых структурах. Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих следователей, работающих в области сверхпроводниковой наноэлектроники.
|
|
|
|
Селиверстов СВ, Финкель МИ, Рябчун СА, Воронов БМ, Каурова НС, Селезнев ВА, et al. Терагерцевый сверхпроводниковый детектор с аттоджоулевым энергетическим разрешением и постоянной времени 25 пс. In: Труды XVIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника». Vol 1.; 2014. p. 91–2.
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.
|
|
|
|
Корнеев АА, Окунев ОВ, Чулкова ГМ, Смирнов КВ, Милостная ИИ, Минаева ОВ, et al. Спонтанные и фотоиндуцированные резистивные состояния в узких сверхпроводящих NbN полосках. МПГУ; 2015.
Abstract: Монография посвящена актуальной проблеме современной фотоники: разработке высокочувствительных и быстродействующих сверхпроводниковых однофотонных детекторов на основе тонкой пленки NbN. В работе исследуются неравновесные процессы, протекающие в тонкой сверхпроводящей пленке после поглощения инфракрасного фотона и приводящие к возникновению резистивного состояния. На этих процессах основан механизм фотоотклика исследуемого в работе однофотонного детектора. В частности, исследуются зависимости квантовой эффективности и скорости темнового счета от геометрических параметров детектора: толщины пленки, ширины полоски, а также от величины транспортного тока детектора. Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов и начинающих исследователей, работающих в области сверхпроводниковой наноэлектроники и радиофизики.
|
|
|
|
Смирнов КВ. Создание приборов на сверхпроводниковых счетчиках фотонов и методов диагностики КМОП микросхем, гетероструктур и лазеров на квантовых точках. Министерство образования и науки РФ; 2009.
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.
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
Вахтомин ЮБ, Антипов СВ, Масленников СН, Смирнов КВ, Поляков СЛ, Чжан В, et al. Квазиоптические смесители терагерцового диапазона на основе эффекта разогрева электронов в тонких пленках NbN. In: Proc. 16th Int. Crimean Microwave and Telecommunication Technology. Vol 2.; 2006. p. 688–9.
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.
|
|
|
|
Baeva EM, Titova NA, Kardakova AI, Piatrusha SU, Khrapai VS. Universal bottleneck for thermal relaxation in disordered metallic films. Jetp Lett. 2020;111(2):104–8.
Abstract: We study the heat relaxation in current biased metallic films in the regime of strong electron–phonon coupling. A thermal gradient in the direction normal to the film is predicted, with a spatial temperature profile determined by the temperature-dependent heat conduction. In the case of strong phonon scattering, the heat conduction occurs predominantly via the electronic system and the profile is parabolic. This regime leads to the linear dependence of the noise temperature as a function of bias voltage, in spite of the fact that all the dimensions of the film are large compared to the electron–phonon relaxation length. This is in stark contrast to the conventional scenario of relaxation limited by the electron–phonon scattering rate. A preliminary experimental study of a 200-nm-thick NbN film indicates the relevance of our model for materials used in superconducting nanowire single-photon detectors.
|
|
|
|
Tretyakov I, Ryabchun S, Finkel M, Maslennikov S, Maslennikova A, Kaurova N, et al. Ultrawide noise bandwidth of NbN hot-electron bolometer mixers with in situ gold contacts. IEEE Trans. Appl. Supercond.. 2011;21(3):620–3.
Abstract: We report a noise bandwidth of 7 GHz in the new generation of NbN hot-electron bolometer (HEB) mixers that are being developed for the space observatory Millimetron. The HEB receiver driven by a 2.5-THz local oscillator offered a noise temperature of 600 K in a 50-MHz final detection bandwidth. As the filter center frequency was swept this value remained nearly constant up to the cutoff frequency of the cryogenic amplifier at 7 GHz. We believe that such a low value of the noise temperature is due to reduced radio frequency (RF) loss at the interface between the superconducting film and the gold contacts. We have also performed gain bandwidth measurements at the superconducting transition on HEB mixers with various lengths and found them to be in excellent agreement with the results of the analytical and numerical models developed for the HEB mixer with both diffusion and phonon cooling of hot electrons.
|
|
|
|
Wei J, Olaya D, Karasik BS, Pereverzev SV, Sergeev AV, Gershenson ME. Ultrasensitive hot-electron nanobolometers for terahertz astrophysics. Nature Nanotech. 2008;3(8):496–500.
Abstract: The submillimetre or terahertz region of the electromagnetic spectrum contains approximately half of the total luminosity of the Universe and 98% of all the photons emitted since the Big Bang. This radiation is strongly absorbed in the Earth's atmosphere, so space-based terahertz telescopes are crucial for exploring the evolution of the Universe. Thermal emission from the primary mirrors in these telescopes can be reduced below the level of the cosmic background by active cooling, which expands the range of faint objects that can be observed. However, it will also be necessary to develop bolometers – devices for measuring the energy of electromagnetic radiation—with sensitivities that are at least two orders of magnitude better than the present state of the art. To achieve this sensitivity without sacrificing operating speed, two conditions are required. First, the bolometer should be exceptionally well thermally isolated from the environment;
second, its heat capacity should be sufficiently small. Here we demonstrate that these goals can be achieved by building a superconducting hot-electron nanobolometer. Its design eliminates the energy exchange between hot electrons and the leads by blocking electron outdiffusion and photon emission. The thermal conductance between hot electrons and the thermal bath, controlled by electron–phonon interactions, becomes very small at low temperatures (10-16 WK-1 at 40 mK). These devices, with a heat capacity of 10-19 J K-1, are sufficiently sensitive to detect single terahertz photons in submillimetre astronomy and other applications based on quantum calorimetry and photon counting.
|
|
