Сверхпроводящий болометрический детектор с высокочастотным считыванием при температуре 400 mK
НИТУ МИСиС, К2-2020-016
Российский научный фонд, 17-19-01786
Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ), 20-37- 90094
Меренков А.В.
1, Ким Т.М.
1, Чичков В.И.
1, Калинкин С.В.
1, Шитов С.В.
11Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС", Москва, Россия
Email: merenkov.alexey92@gmail.com
Поступила в редакцию: 29 апреля 2022 г.
В окончательной редакции: 29 апреля 2022 г.
Принята к печати: 12 мая 2022 г.
Выставление онлайн: 13 июля 2022 г.
Впервые продемонстрировано детектирование терагерцового оптического сигнала с помощью болометрического детектора с планарным резонатором из ниобия, нагруженного микромостиком из гафния, с использованием нелинейности импеданса электронного газа на частоте 1.5 GHz вблизи критической температуры микромостика. Температура электронного газа смещалась током резонатора, а сверхпроводящий переход микромостика происходил под действием терагерцового сигнала. Тестовый термодинамический сигнал от тонкопленочного поглотителя Fe-Cr-Ni, нагретого в диапазоне 1-10 K, фокусировался с расстояния 10 mm иммерсионной линзой из сапфира на планарную антенну, согласованную с микромостиком в диапазоне 600-700 GHz. Измеренный коэффициент передачи мощности болометра составил +5.5 dB при мощности насыщения ~1 pW и пороговой чувствительности приемной системы (3±1)·10-17 W/sqrt(Hz)sqrt, что близко к теоретическим значениям для исследованного мостика размером 2.5x2.5x0.08 μm. Испытанный детектор может быть использован для создания изображающих терагерцовых матриц с частотным мультиплексированием в криостатах сорбционного типа. Ключевые слова: RFTES-болометр, сверхпроводящий микромостик, высокочастотный импеданс сверхпроводника, пленка гафния, электронный газ, планарный резонатор, частотное мультиплексирование, планарная антенна, черное тело, термодинамический шум.
- J. Clarke, P.L. Richards, N.H. Yeh. Appl. Phys. Lett. 30, 12, 664 (1977)
- S.F. Lee, J.M. Gildemeister, W. Holmes, A.T. Lee, P.L. Richards. Appl. Opt. 37, 16, 3391 (1998)
- D.K. Day, H.G. LeDuc, B.A. Mazin, A. Vayonakis, J. Zmuidzinas. Nature 425, 6960, 817 (2003)
- J. Zmuidzinas. Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 3, 169 (2012)
- B.S. Karasik, W.R. McGrath, H.G. LeDuc, M.E. Gershenson. Supercond. Sci. Technol. 12, 11, 745 (1999)
- B.S. Karasik, D. Olaya, J. Wei, S.V. Pereverzev, M.E. Gershenson, J.H. Kawamura, W.R. McGrath, A.V. Sergeev. IEEE Trans. Appl. Supercond. 17, 2, 293 (2007)
- L.S. Kuzmin, A.L. Pankratov, A.V. Gordeeva, V.O. Zbrozhek, V.A. Shamporov, L.S. Revin, A.V. Blagodatkin, S. Masi, P. de Bernardis. Commun. Phys. 2, 104 (2019)
- S.V. Shitov. Technical Phys. Lett. 37, 10, 932 (2011)
- A. Kuzmin, S.V. Shitov, A. Scheuring, J.M. Meckbach, K.S. Il'in, S. Wuensch, A.V. Ustinov, M. Siegel. IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 3, 1, 25 (2013)
- А.А. Кузьмин, С.В. Шитов, А.В. Устинов. ЖТФ 84, 1, 139 (2014)
- S.V. Shitov, N.N. Abramov, A.A. Kuzmin, M. Merker, M. Arndt, S. Wuensch, K.S. Ilin, E.V. Erhan, A.V. Ustinov, M. Siegel. IEEE Trans. Appl. Supercond. 25, 3, 12 (2014)
- S.V. Shitov, A.A. Kuzmin, M. Merker, V.I. Chichkov, A.V. Merenkov, A.B. Ermakov, A.V. Ustinov, M. Siegel. IEEE Trans. Appl. Supercond. 27, 4, 1 (2017)
- A.A. Kuzmin, M. Merker, S.H. Wuensch, M. Siegel, A.D. Semenov, S.V. Shitov, A.V. Ustinov. Appl. Phys. Lett. 111, 4, 042601 (2017)
- A.V. Merenkov, V.I. Chichkov, A.B. Ermakov, A.V. Ustinov, S.V. Shitov. IEEE Trans. Appl. Supercond. 28, 7 (2018)
- A.V. Merenkov, S.V. Shitov, V.I. Chichkov, A.B. Ermakov, T.M. Kim, A.V. Ustinov. Tech. Phys. Lett. 44, 7, 581 (2018)
- A.V. Merenkov, V.I. Chichkov, A.V. Ustinov, S.V. Shitov. IOP Conf. Ser.: J. Phys. 1182, 012009 (2019)
- C. Mattis, J. Bardeen. Phys. Rev. 111, 2, 412 (1958)
- B.L. Altshuler, A.G. Aronov. Modern Problems. Condens. Matter Sci. 10, 1 (1985). ISSN 0167-7837,
- A.F. Andreev. Sov. Phys. JETP 19, 5, 1228 (1964)
- B.S. Karasik, R. Cantor. Appl. Phys. Lett. 98, 19, 193503 (2011)
- http://www.tydexoptics.com/ru/
- E.L. Dereniak, G.D. Boreman. Infrared Detectors and System. John Wiley \& Sons, N.Y. (1996)
Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.
Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.