Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2025, № 12 · RADIO WAVE PROPAGATION

Thin aluminum films as microwave reflector mirrors

M.A. Tarasov1, D.S. Zhogov1, A.M. Chekushkin1, R.K. Kozulin1, A.S. Marukhno2, A.A. Tatarintsev3, A.A. Lomov3

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
2 Special Astrophysical Observatory of RAS, Karachaevo-Cherkesiia, Russia
3 National Research Center "Kurchatov Institute", Moscow, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.12.10 UDC 535.361 EDN NEZPGN

Abstract

Thin-film mirrors are used to fabricate quasi-optical high-Q resonators and mirrors for optical and radio telescopes. Film quality and their reflective properties can significantly impact the performance of these devices. A series of X-ray structural, electron microscopic, and atomic force studies were conducted, along with reflection coefficient measurements at frequencies of 30-300 GHz. For films 100, 200, and 300 nm thick, grown by magnetron and thermal deposition, the power reflection coefficients were measured for the film pressed against the open end of the output waveguide of a directional coupler. At frequencies above 90 GHz, the power reflection coefficient exceeded 0.97 within a measurement accuracy of 0.03. Based on these results, we can conclude that the reflective properties of the BTA mirror allow operation at frequencies above 90 GHz without taking into account reflection losses at the mirrors.

  • thin metal films
  • Al
  • thermal evaporation
  • magnetron sputtering
  • reflectivity
  • losses
  • thermal noise
Аннотация (на русском)

Тонкие пленки алюминия в качестве зеркал микроволновых отражателей

Тонкопленочные зеркала применяются для изготовления квазиоптических высокодобротных резонаторов и зеркал, оптических и радиотелескопов. Качество пленок и их отражающие характеристики могут существенно влиять на параметры таких устройств. Проведен цикл рентгеноструктурных, электронно-микроскопических, атомно-силовых исследований, а также измерение коэффициентов отражения на частотах 30-300 ГГц. Для пленок толщиной 100, 200, 300 нм, нанесенных методами магнетронного и термического напыления, измерены коэффициенты отражения по мощности от пленки, прижатой к открытому концу выходного волновода направленного ответвителя. На частотах выше 90 ГГц коэффициент отражения по мощности превышал 0,97 в пределах точности измерений 0.03. Исходя из этих результатов можем заключить, что отражающие свойства зеркала БТА позволяют работать на частотах выше 90 ГГц без потерь на отражение на зеркалах.

For citation

Tarasov M.A., Zhogov D.S., Chekushkin A.M., Kozulin R.K., Marukhno A.S., Tatarintsev A.A., Lomov A.A. Thin aluminum films as microwave reflector mirrors // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.12.10

References

  1. M.A. Tarasov, A.A. Gunbina, A.M. Chekushkin, M.A. Markina, R.A. Yusupov, M.Yu. Fominskii, L.V. Filippenko, V.S. Edelman, V.F. Vdovin, V.S. Stolyarov, I.I. Zinchenko, A.M. Krasilnikov, A.S. Marukhno, M.A. Mansfeld, D.E. Kukushkin, D.A. Sazonenko, O.S. Bolshakov, A.B. Ermakov, I.V. Lesnov, A.F. Valeev, SINIS Detectors in the Subterahertz Range as a Basis for a Receiver for Radio Astronomical Research on the BTA Optical Telescope (SAO RAS), Astrophysical Bulletin, 2025, Vol. 80, No 3, pp 502-518, https://doi.org/10.1134/S1990341324600996.
  2. А. Ломов, М.А. Тарасов, К.Д. Щербачев, А.А. Татаринцев, А.М. Чекушкин, Анализ электрического сопротивления тонких пленок Al на основе данных об их плотности, Микро- и наноэлектроника - 2025: Труды междунар. Конф. (6-10 октября 2025, Ярославль РФ), Щ2-07, с. 120, ISBN 978-5-317-07443-2 https://doi.org/10.29003/m4737.ICMNE-2025.
  3. Ю.Ю. Балега, А.Ф. Валеев, Г.Г. Валявин, В.Ф. Вдовин, А.В. Вдовин, А.А. Гунбина, В.К. Дубрович, М.В. Ефимова, С.А. Капустин, А.М. Красильников, Д.Е. Кукушкин, И.В. Леснов, М.А. Мансфельд, А.С. Марухно, Н.А. Марухно, К.В. Минеев, В.В. Паршин, В.А. Сальков, В.А. Столяров, М.А. Тарасов, А.М. Трояновский, М.Ю. Фоминский, В.С. Эдельман, А.И. Яворовская, Система для наблюдений в субтерагерцовом диапазоне на оптическом 6-метровом телескопе БТА, Доклады РАН, Физика, 2025 (в печати).
  4. М.А. Тарасов, А.А. Ломов, А.М. Чекушкин, А.А. Татаринцев, Б.М. Середин, М.А. Маркина, Е.Ф. Позднякова, А.Д. Голованова, М.В. Стрелков, Д.С. Жогов, Р.К. Козулин, К.Ю. Арутюнов, Морфология и электрические параметры тонких алюминиевых пленок, осаждаемых на подложки при температурах от 77 до 800 К, Письма в ЖТФ, 2025, том 51, вып. 4, с. 42-45. https://doi.org/10.61011/PJTF.2025.04.59843.20149.
  5. М.А Тарасов, А.А. Ломов, К.Д. Щербачев, А.А. Татаринцев, М.В. Стрелков, Д.С. Жогов, Р.К. Козулин, А.М. Чекушкин, М.А. Маркина, А.Д. Голованова, А.М. Трояновский, Особенности сопротивления, критической температуры и микроструктуры криогенных тонких пленок алюминия, ФТТ, 2025, том 67, вып. 7, с. 1240-1245. https://doi.org/10.61011/FTT.2025.07.61180.18HH-25.
  6. A.A. Lomov, M.A. Tarasov, K.D. Shcherbachev, A.A. Tatarintsev, A.M. Chekushkin, Complementary studies of aluminum thin films: resistivity and real structure, Russian Microelectronics, 2025, vol 54, no 5, pp 494-505. https://doi.org/10.1134/S1063739725600554.