ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №11
Текст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.30
УДК: 535.231.62
БОЛОМЕТРЫ С ПОДВЕШЕННЫМИ АБСОРБЕРАМИ
М.А. Тарасов1, А.А. Гунбина1,2, А.М. Чекушкин1, Р.А. Юсупов1,
Р.К. Козулин1, М.Ю. Фоминский1
1 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН
125009, Москва, ул. Моховая, 11, корп. 72 ИПФ им. А.В. Гапонова-Грехова РАН
603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46
Статья поступила в редакцию 29 октября 2024 г.
Аннотация. Описана технология изготовления подвешенных мостиков для улучшения характеристик сверхпроводниковых микро и наноустройств датчиков и электронных охладителей. Изготовлены образцы болометров и электронных охладителей структуры сверхпроводник-изолятор-нормальный металл-изолятор-сверхпроводник (СИНИС), у которых полоска нормального металла не касается подложки, а висит между берегами из сверхпроводящего алюминия. Технология изготовления включает изотропное химическое травление алюминия и сушку в критической точке, что позволяет удалить слой сверхпроводника под нормальным мостиком и избежать провисания и прилипания мостика к подложке. Измерены вольтамперные характеристики таких устройств при температуре 0.3 К.
Ключевые слова: болометры, сверхпроводниковые туннельные переходы, сушка в критической точке, электронное охлаждение, подвешенные мостики.
Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ по гранту 075-15-2024-482.
Автор для переписки: Тарасов Михаил Александрович tarasov@hitech.cplire.ru
Литература
1. Tarasov M. et al. Microwave SINIS Detectors //Applied Sciences. – 2022. – Т. 12. – №. 20. – С. 10525.
2. 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.
3. Tarasov M.A. et al. Cryogenic Mimim and Simis Microwave Detectors //2020 7th All-Russian Microwave Conference (RMC). – IEEE, 2020. – С. 25-27.
4. Giazotto F. et al. Opportunities for mesoscopics in thermometry and refrigeration: Physics and applications //Reviews of Modern Physics. – 2006. – Т. 78. – №. 1. – С. 217-274.
5. Ullom J.N. Physics and applications of NIS junctions //AIP Conference Proceedings. – American Institute of Physics, 2002. – Т. 605. – №. 1. – С. 135-140.
6. Tarasov M., Edelman V. Nanodevices with Normal Metal–Insulator–Superconductor Tunnel Junctions //Functional Nanostructures and Metamaterials for Superconducting Spintronics: From Superconducting Qubits to Self-Organized Nanostructures. – 2018. – С. 91-116.
7. Feshchenko A.V. et al. Tunnel-junction thermometry down to millikelvin temperatures //Physical Review Applied. – 2015. – Т. 4. – №. 3. – С. 034001.
8. Pekola J. Trends in thermometry //Journal of low temperature physics. – 2004. – Т. 135. – С. 723-744.
9. Isosaari E. et al. Thermometry by micro and nanodevices //The European Physical Journal Special Topics. – 2009. – Т. 172. – №. 1. – С. 323-332.
10. Pekola J.P. et al. Microrefrigeration by quasiparticle tunnelling in NIS and SIS junctions //Physica B: Condensed Matter. – 2000. – Т. 280. – №. 1-4. – С. 485-490.
11. Nguyen H.Q. et al. Trapping hot quasi-particles in a high-power superconducting electronic cooler //New Journal of Physics. – 2013. – Т. 15. – №. 8. – С. 085013.
12. Clark A.M. et al. Cooling of bulk material by electron-tunneling refrigerators //Applied Physics Letters. – 2005. – Т. 86. – №. 17.
13. O'Neil G.C. Improving NIS tunnel junction refrigerators: Modeling, materials, and traps: дис. – University of Colorado at Boulder, 2011.
14. Nahum M., Martinis J.M. Ultrasensitive‐hot‐electron microbolometer //Applied physics letters. – 1993. – Т. 63. – №. 22. – С. 3075-3077.
15. Nahum M., Richards P.L., Mears C.A. Design analysis of a novel hot-electron microbolometer //IEEE transactions on applied superconductivity. – 1993. – Т. 3. – №. 1. – С. 2124-2127.
16. Выставкин А.Н. и др. Болометр на горячих электронах в нормальном металле с андреевским отражением в сверхпроводящих берегах //ЖЭТФ. – 1999. – Т. 15. – С. 1085.
17. Kuzmin L.S., Devyatov I.A., Golubev D. Cold-electron bolometer with electronic microrefrigeration and general noise analysis //Millimeter and Submillimeter Waves IV. – SPIE, 1998. – Т. 3465. – С. 193-199.
18. Brien T.L. R. et al. A strained silicon cold electron bolometer using Schottky contacts //Applied Physics Letters. – 2014. – Т. 105. – №. 4.
19. Schmidt D.R. et al. Normal metal–insulator–superconductor junction technology for bolometers //Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. – 2006. – Т. 559. – №. 2. – С. 516-518.
20. Schmidt D.R. et al. A superconductor–insulator–normal metal bolometer with microwave readout suitable for large-format arrays //Applied Physics Letters. – 2005. – Т. 86. – №. 5.
21. Tarasov M. et al. Arrays of annular cryogenic antennas with SINIS bolometers and cryogenic receivers for SubTHz observatories //EPJ Web of Conferences. – EDP Sciences, 2018. – Т. 195. – С. 05010.
22. Девятов И.А., Крутицкий П.А., Куприянов М.Ю. Исследование различных мод работы сверхпроводникового детектора микроволнового излучения сверхмалых размеров //Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2006. – Т. 84. – №. 2. – С. 61-66.
23. Девятов И.А., Куприянов М.Ю. Исследование неравновесности электронной подсистемы в низкотемпературных детекторах микроволнового излучения //Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2004. – Т. 80. – №. 10. – С. 752-757.
24. Балега Ю.Ю. и др. Сверхпроводниковые приемники для космических, аэростатных и наземных субтерагерцовых радиотелескопов //Известия вузов. Радиофизика. – 2020. – Т. 63. – №. 7. – С. 533-566.
25. Luukanen A. et al. Passive Euro-American terahertz camera (PEAT-CAM): passive indoor THz imaging at video rates for security applications //Passive Millimeter-Wave Imaging Technology X. – SPIE, 2007. – Т. 6548. – С. 57-63.
26. Tarasov M. et al. SINIS bolometer with a suspended absorber //Journal of Physics: Conference Series. – IOP Publishing, 2018. – Т. 969. – №. 1. – С. 012088.
27. Gunbina A. et al. Fabrication of aluminium nanostructures for microwave detectors based on tunnel junctions //Advances in Microelectronics Reviews; Yurish, SY, Ed.; IFSA Publishing, SL: Barcelona, Spain. – 2021. – Т. 3. – С. 183-212.
28. Zhang K. et al. Bridge-free fabrication process for Al/AlOx/Al Josephson junctions //Chinese Physics B. – 2017. – Т. 26. – №. 7. – С. 078501.
29. Lecocq F. et al. Junction fabrication by shadow evaporation without a suspended bridge //Nanotechnology. – 2011. – Т. 22. – №. 31. – С. 315302.
Для цитирования:
Тарасов М.А., Гунбина А.А., Чекушкин А.М., Юсупов Р.А., Козулин Р.К., Фоминский М.Ю. Болометры с подвешенными абсорберами. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.30