Криогенный болометр с подвешенным абсорбером

 

М. А. Тарасов^1,2,4, В.С. Эдельман², М. Ю. Фоминский¹, Р. А. Юсупов^1,3, А. Юргенс⁴

 

¹ ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, Москва

² ИФП РАН, Москва

³ Московский физико-технический институт (ГУ)

⁴ Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden

 

Статья поступила в редакцию 18 января 2015 г.

 

Аннотация. Разработана простая и надежная технология для изготовления подвешенного тонкоплёночного мостика из нормального металла между двумя сверхпроводниковыми алюминиевыми электродами. С помощью подвешенного моста достигается уменьшение теплопровода в подложку. Такие болометры на основе структуры сверхпроводник- изолятор- нормальный металл- сверхпроводник – изолятор(СИНИС), интегрированные в планарные антенны, предназначены для работы в ТГц диапазоне излучения, изготовлены образцы с различными поглощающими материалами и измерены их вольт-амперные характеристики при низких температурах (до 100мК). Образцы с медными поглотителями демонстрируют высокое «подщелевое» сопротивление, что делает их способными конкурировать с обычными детекторами. Потенциально, в таких болометрах оптическая чувствительность может быть увеличена до 10⁹ В/Вт, что было оценено по отклику по постоянному току в ранних прототипах.

Ключевые слова: СИН переход, болометр, изготовление подвешенных структур.

Abstract. A robust and simple technology for making suspended normal-metal (N) thin film bridges between superconducting (S) aluminum electrodes with tunnel barriers (I) was developed.  The bridges represent effective bolometer absorbers with reduced heat losses to substrates.  Such SINIS bolometers integrated with planar antennas are intended for operation in the THz-range of radiation.  Samples with different absorber materials were fabricated and current-voltage characteristics were measured at mK temperatures.  Samples with Cu absorber demonstrate a high sub-gap resistance that makes them competitive to conventional detectors. Potentially, such bolometers can improve the optical responsivity by an order of magnitude, up to 10⁹ V/W, as estimated from the equivalent dc power response in earlier prototypes.  

Keywords: SIN junction, bolometer, manufacturing suspended structures.