А. В. Семенов, И. А. Девятов, Г. Н. Гольцман, А. А. Корнеев, Г. М. Чулкова ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЕ ФАЗЫ, ПОГЛОЩЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ФОРМИРОВАНИЕ ОТКЛИКА В ДЕТЕКТОРАХ НА ОСНОВЕ УЗКИХ ПОЛОСОК СВЕРХПРОВОДНИКОВ Монография Москва 2013 УДК 537.311.322:621.315.592 ББК 22.379.23 С302 Рецензенты А. Р. <...> Проскальзывание фазы, поглощение электромагнитного излучения и формирование отклика в детекторах на основе узких полосок сверхпроводников: Монография – М. <...> Работа раскрывает три основные темы: детектор на кинетической индуктивности, флуктуации проскальзывания фазы в нанопроволоках и сверхпроводниковый однофотонный детектор на основе тонкой пленки нитрида ниобия. <...> Теоретический анализ работы сверхпроводящего детектора микроволнового излучения на кинетической индуктивности 27 2.1 Модель детектора и формализация задачи . <...> Проскальзывание фазы в диффузной сверхпроводящей нанопроволоке 42 3.1 Формализация задачи . <...> Оптимизация сверхпроводникового однофотонного детектора 52 4.1 Наблюдение динамики резистивного состояния по откликам детекторов с малой кинетической индуктивностью . <...> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Заключение Литература 61 62 4 Введение Прогресс, достигнутый в последнее десятилетие в технологии изготовления сверхпроводящих наноструктур, ознаменовал начало нового этапа в развитии сверхпроводниковой электроники, связанного с использованием структур с характерными размерами порядка 100 нм. <...> Среди уже достигнутых практических результатов – реализация джозефсоновских кубитов и других искусственных квантовых систем, создание усилителей и смесителей с чувствительностью, ограниченной квантовым пределом, создание высокочувствительных сверхпроводниковых болометров и однофотонных детекторов с рекордными временными и шумовыми характеристиками. <...> В 2001 г. обнаружен однофотонный отклик узких (шириной порядка 100 нм) полосок нитрида ниобия, смещенных постоянным током [6, 7]. <...> Исследования, проведенные в последующие <...>
Проскальзывание_фазы,_поглощение_электромагнитного_излучения_и_формирование_отклика_в_детекторах_на_основе_узких_полосок_сверхпроводников_Монография.pdf
УДК 537.311.322:621.315.592
ББК 22.379.23
С302
Рецензенты
А. Р. Чигирёв, кандидат физ.-мат. наук, профессор
М. А. Михайлов, кандидат физ.-мат. наук, доцент
С302
Семенов А. В., Девятов И. А., Гольцман Г. Н., Корнеев А. А.,
Чулкова Г. М. Проскальзывание фазы, поглощение электромагнитного
излучения и формирование отклика в детекторах на основе узких полосок
сверхпроводников: Монография – М.: Прометей, 2013 – 70 с.
Монография посвящена актуальной проблеме современной физики
сенсоров. Авторы подробно описали теоретическое исследование новых
типов сверхпроводниковых детекторов электромагнитного излучения. Работа
раскрывает три основные темы: детектор на кинетической индуктивности,
флуктуации проскальзывания фазы в нанопроволоках и сверхпроводниковый
однофотонный детектор на основе тонкой пленки нитрида ниобия.
Монография предназначена для студентов старших курсов, аспирантов
и начинающих исследователей, работающих в области сверхпроводниковой
наноэлектроники.
ISBN 978-5-7042-2485-3
© Авторский коллектив, 2013
© Издательство «Прометей», 2013
Стр.2
Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор литературы
5
13
1.1 Детектор на кинетической индуктивности . . . . . . . . . . 14
1.2 Явление проскальзывания фазы . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3 Сверхпроводниковый однофотонный детектор на основе
тонкой пленки NbN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Глава 2. Теоретический анализ работы сверхпроводящего детектора
микроволнового излучения на кинетической индуктивности
27
2.1
Модель детектора и формализация задачи . . . . . . . . . . 27
2.2 Отклик кинетической индуктивности . . . . . . . . . . . . . 31
2.3 Результаты численных расчетов . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Глава 3. Проскальзывание фазы в диффузной сверхпроводящей
нанопроволоке
42
3.1 Формализация задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2 Аналитическое решение в пределе больших магнитных полей
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.3 Результаты расчетов порога свободной энергии . . . . . . . 47
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Глава 4. Оптимизация сверхпроводникового однофотонного детектора
52
4.1
Наблюдение динамики резистивного состояния по откликам
детекторов с малой кинетической индуктивностью . . 52
3
Стр.3
4.2 Применение сверхпроводниковых однофотонных детекторов,
разрешающих число фотонов, в телекоммуникационных
линиях связи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Заключение
Литература
61
62
4
Стр.4