ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2026. №6

УДК: 520.622

Субтерагерцовый СИНИС детектор

с подвешенным над подложкой поглотителем

Р.А. Юсупов ¹, А.А. Гунбина ¹, М.Ю. Фоминский ¹,

А.М. Чекушкин ¹, В.С. Эдельман ², М.А. Тарасов ¹

¹ ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11, ст. 7

² ИФП им. П.Л. Капицы РАН, 119334, Москва, ул. Косыгина, 2

Статья поступила в редакцию 8 мая 2026 г.

Аннотация. В работе рассмотрена конструкция высокочувствительного субтерагерцового детектора излучения на основе структуры сверхпроводник – изолятор – нормальный металл – изолятор – сверхпроводник с подвешенным над подложкой поглотителем. Описана технология изготовления таких структур c использованием жидкостного травления алюминия. Предложены конструкции детектора такой структуры, в которых нет подавления сверхпроводимости в алюминиевых электродах от разводки из нормальных металлов. По предложенной технологии изготовлены и исследованы структуры на основе алюминия, с различными вариантами материала поглотителя из нормального металла (гафний, медь, палладий). Описана схема измерений отклика таких структур на внешнее излучение. Проведено измерение отклика на внешние излучение от источника излучения в виде черного тела и рассчитаны вольт-ваттные чувствительности и техническая мощность эквивалентная шуму.

Ключевые слова: субтерагерцовый детектор, прямой детектор, болометр, квантовый детектор, сверхпроводниковые туннельные структуры, структура сверхпроводник – изолятор – нормальный металл – изолятор – сверхпроводник, жидкостное травление, магнетронное распыление.

Финансирование: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 23-79-10262, https://rscf.ru/project/23-79-10262/

Автор для переписки: Юсупов Ренат Альбертович, yusupovrenat@hitech.cplire.ru

Литература

1. Likhachev S.F. et al. Subterahertz astronomy in the Russian Federation: Prospects and directions // Cosmic Research. – 2024. – Т. 62. – №. 1. – С. 117-131. https://doi.org/10.1134/S0010952523700764

2. De Lucia M. et al. Transition edge sensors: Physics and applications // Instruments. – 2024. – Т. 8. – №. 4. – С. 47. https://doi.org/10.3390/instruments8040047

3. Ulbricht G., De Lucia M., Baldwin E. Applications for microwave kinetic induction detectors in advanced instrumentation // Applied Sciences. – 2021. – Т. 11. – №. 6. – С. 2671. https://doi.org/10.3390/app11062671

4. Шитов С.В. и др. Прогресс технологии RFTES-детекторов // Журнал технической физики. – 2024. – Т. 94. – №. 7. – С. 1060-1070. https://doi.org/10.61011/JTF.2024.07.58341.168-24

5. Balega Y. et al. Microwave Receiving System Based on Cryogenic Sensors for the Optical Big Telescope Alt-Azimuth // Sensors. – 2024. – Т. 24. – №. 2. – С. 359. https://doi.org/10.3390/s24020359

6. Кузьмин Л.С. Сверхчувствительные болометры на холодных электронах для исследования темной материи и темной энергии // Успехи физических наук. – 2005. – Т. 175. – №. 5. – С. 549-555. https://doi.org/10.3367/UFNr.0175.200505h.0549

7. Nahum M., Eiles T.M., Martinis J.M. Electronic microrefrigerator based on a normal‐insulator‐superconductor tunnel junction // Applied Physics Letters. – 1994. – Т. 65. – №. 24. – С. 3123-3125. https://doi.org/10.1063/1.112456

8. Lemziakov S.A. et al. Applications of superconductor–normal metal interfaces // Journal of Low Temperature Physics. – 2024. – Т. 217. – №. 1. – С. 54-81. https://doi.org/10.1007/s10909-024-03144-8

9. Kuzmin L.S. et al. Photon-noise-limited cold-electron bolometer based on strong electron self-cooling for high-performance cosmology missions // Communications Physics. – 2019. – Т. 2. – №. 1. – С. 104. https://doi.org/10.1038/s42005-019-0206-9

10. Golubev D., Kuzmin L. Nonequilibrium theory of a hot-electron bolometer with normal metal-insulator-superconductor tunnel junction // Journal of Applied Physics. – 2001. – Т. 89. – №. 11. – С. 6464-6472. https://doi.org/10.1063/1.1351002

11. Юсупов Р.А. и др. Квантовый отклик болометра на основе структуры СИНИС с подвешенным абсорбером // Физика твердого тела. – 2020. – Т. 62. – №. 9. – С. 1403-1406. https://doi.org/10.21883/FTT.2020.09.49761.11H

12. Tarasov M. et al. Electrical and optical properties of a bolometer with a suspended absorber and tunneling-current thermometers // Applied Physics Letters. – 2017. – Т. 110. – №. 24. https://doi.org/10.1063/1.4986463

13. Schallenberg T. et al. Shadow mask technology // Thin Solid Films. – 2002. – Т. 412. – №. 1-2. – С. 24-29. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00307-3

14. Юсупов Р.А. и др. Изготовление туннельных сверхпроводниковых структур селективным химическим травлением алюминия // Журнал технической физики. – 2025. – Т. 95. – №. 9. – С. 1793-1799. https://doi.org/10.61011/JTF.2025.09.61240.98-25

15. Edelman V.S. A dilution microcryostat-insert // Instruments and Experimental Techniques. – 2009. – Т. 52. – №. 2. – С. 301-307. https://doi.org/10.1134/S002044120902033X

16. Lemzyakov S.A., Edelman V.S. The use of RuO2 resistors as broadband low-temperature radiation sensors // Instruments and Experimental Techniques. – 2016. – Т. 59. – №. 4. – С. 621-626. https://doi.org/10.1134/S0020441216040205

17. Чекушкин А.М. и др. Криогенный перестраиваемый спектральный фильтр для калибровки высокочувствительных болометров // Журнал радиоэлектроники. – 2017. – №. 1. http://jre.cplire.ru/jre/jan17/11/text.pdf

18. Ermakov A.B. et al. A data acquisition system for test and control of superconducting integrated receivers // IEEE transactions on applied superconductivity. – 2001. – Т. 11. – №. 1. – С. 840-843. https://doi.org/10.1109/77.919475

19. Лемзяков С.А., Тарасов М.А., Эдельман В.С. Влияние внешних воздействий на низкотемпературную проводимость СИНИС туннельных структур // Успехи физических наук. – 2025. – Т. 195. – №. 7. – С. 759-765 https://doi.org/10.3367/UFNr.2024.12.039844

20. Селиверстов А., Тарасов М., Эдельман В. Исследование Андреевской проводимости структур сверхпроводник–изолятор–нормальный металл // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2017. – Т. 151. – №. 4. – С. 752-766. https://doi.org/10.7868/S0044451017040150

Для цитирования:

Юсупов Р.А., Гунбина А.А., Фоминский М.Ю., Чекушкин А.М., Эдельман В.С., Тарасов М.А. Субтерагерцовый СИНИС детектор с подвешенным над подложкой поглотителем // Журнал радиоэлектроники. – 2026. – №. 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2026.6.4