Энергетическая релаксация в примесных металлах, двумерном электронном газе в AlGaAs-GaAs, сверхпроводниковых пленках NbN и детекторы субмиллиметрового и ИК излучения на их основе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, доктор физико-математических наук Чулкова, Галина Меркурьевна

  • Чулкова, Галина Меркурьевна
  • доктор физико-математических наукдоктор физико-математических наук
  • 2011, Москва
  • Специальность ВАК РФ01.04.07
  • Количество страниц 220
Чулкова, Галина Меркурьевна. Энергетическая релаксация в примесных металлах, двумерном электронном газе в AlGaAs-GaAs, сверхпроводниковых пленках NbN и детекторы субмиллиметрового и ИК излучения на их основе: дис. доктор физико-математических наук: 01.04.07 - Физика конденсированного состояния. Москва. 2011. 220 с.

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Чулкова, Галина Меркурьевна

Введение.

Глава 1 Электрон-фононное взаимодействие в неупорядоченных металлических пленках и двумерном электронном газе в АЮаАв-СаАв гетероструктурах. Обзор.

1.1 Основные механизмы рассеяния,электронов в металлах.

1.2 Явление электрон-фонон-примесной интерференции. Теория.

1.3 Температурная зависимость сопротивления примесных металлов.

1.4 Основные механизмы энергетической релаксации электронов в гетероструктурах.

1.5 Основные положения теории электрон-фононного'взаимодействия в двумерном электронном газе.

1.6 Обсуждение результатов экспериментальных исследований электрон-фононного взаимодействия в гетероструктурах.

1.7 Выбор объекта исследования и постановка задачи.

Глава 2 Разогрев электронов и энергетическая релаксация в тонких сверхпроводниковых пленках. Обзор.

2.1. Механизм' возникновения отклика при поглощении одиночных-фотонов в сверхпроводниковой, тонкой'пленке в условиях протекания транспортного тока.

2.2. О механизме возникновения.темновых отсчетов сверхпроводникового детектора.

2.3. Форма и длительность импульса напряжения.

2.4. Спектральная зависимость квантовой эффективности.

2.5. Выбор объекта исследования и постановка задачи.

Глава 3 Объекты и методы исследования.

3.1 Методика низкочастотных измерений и технология изготовления тонких пленок N1), А1, Ве.

3.2 Технология изготовления образцов сверхпроводниковых однофотонных детекторов.

3.3 Методы измерения квантовой эффективности и скорости темновых срабатываний.

3.4 Метод измерения спектральной зависимости квантовой эффективности в диапазоне до б мкм и диапазоне температур 2 - 4.9 К.

3.5 Методика измерения времени релаксации энергии электронов в 20-канале АЮаАБ-ОаАз гетероструктур с помощью спектрометра-релаксометра на лампах обратной волны и описание исследуемых образцов.

Выводы.

Глава 4 Влияние интерференции электрон-фононного и электрон-примесного взаимодействий на проводимость примесных металлов

4.1 Экспериментальные результаты.

4.2. Обсуждение результатов.

4.3 Константы электрон-фононного взаимодействия.

4.4 Скорости энергетической релаксации.

4.5 Выводы.

Глава 5 Время энергетической релаксации двумерных электронов те в гетеропереходах АЮаАв-СаАв при низких температурах.

5.1. Вольтамперные характеристики (ВАХ). Осцилляции Шубникова-де Гааза.

5.2. Основные экспериментальные результаты.

5.3. Обсуждение результатов.

5.4. Возможности практического применения исследованных гетероструктур для создания приемников субмиллиметрового диапазона.

5.5. Выводы.

Глава 6 Сверхпроводниковые однофотонные детекторы на основе ультратонкой пленки NbN.

6.1. Эффект однофотонного детектирования в наноструктурах из тонкой сверхпроводниковой пленки NbN.

6.2. Результаты исследования квантовой эффективности.

6.3. Зависимость квантовой эффективности от толщины сверхпроводящей пленки.

6.4. Зависимость скорости темнового счета от транспортного тока.

6.5. Квантовая эффективность NbN детекторов на длинах волн 1.26 — 6 мкм и диапазоне температур 2 — 4.9 К.

6.6 Мощность, эквивалентная шуму.

6.7 Применение однофотонных сверхпроводниковых детекторов.

6.8. Выводы.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Физика конденсированного состояния», 01.04.07 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Энергетическая релаксация в примесных металлах, двумерном электронном газе в AlGaAs-GaAs, сверхпроводниковых пленках NbN и детекторы субмиллиметрового и ИК излучения на их основе»

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию особенностей энергетической релаксации в тонких неупорядоченных металлических пленках, гетероструктурах с двумерным электронным газом на границе, сверхпроводниковых пленках и разработке детекторов > субмиллиметрового4 и инфракрасного' диапазонов. В* диссертации отражены результаты-исследований автора; проведенных^:.1994 - 2010 годах.

Одним из базовых элементов современной электроники-является < тонкий слой (субмикронной или. нанометровой толщины) проводящего материала, в котором носители тока находятся в неравновесных условиях. Это может быть слой металла, полупроводника или сверхпроводника. Неравновесность создается' внешним воздействием - излучением, током, ультразвуком, что диктуется, принципами работы того или иного электронного устройства, в состав которого- входит подобный тонкослойный элемент. Для* разработки адекватных моделей таких устройств чрезвычайно важно понимание механизмов энергетической релаксации носителей тока в таких структурах.

Изучение процессов энергетической релаксации имеет особое значение при создании ' низкотемпературных устройств, например, сверхвысокочувствительных приемников' излучения.

При* низких температурах и в условиях интенсивного электрон-электронного взаимодействия» определяющим, каналом^ энергетической релаксации является электрон-фононное взаимодействие. Управление процессом электрон-фононного взаимодействия можно осуществлять путем варьирования времени энергетической релаксации, рабочей температуры, количества примесей, размерности. Использование этих возможностей позволяет получать параметры устройств, необходимые для практических применений.

Актуальность исследования Процесс энергетической релаксации зависит от различных факторов: наличия примесей, дефектов решетки, границ, флуктуаций удерживающего потенциала. Исследование энергетической релаксации является фундаментальной проблемой как для> многих разделов' физики конденсированного состояния, так и для большого числа, приложений. Многочисленные исследованиям показывают, что электрон-фононное взаимодействие значительно изменяется^ в неупорядоченных и низкоразмерных проводниках. Скорость энергетическошрелаксации электронов,и температурная зависимость сопротивления в примесных- металлах, тонких пленках и, полупроводниковых низкоразмерных структурах существенным, образом отличаются от тех же величин в .чистых объемных-материалах.

С одной стороны, это связано с тем, что в неупорядоченных тонких пленках металлов и квантовых ямах спектр фононов может быть сильно модифицирован пот сравнению1 с чистыми объемными, металлами, и в зависимости от условий^ фононьг могут быть либо двумерными; либо трехмерными.

С другой стороны, в неупорядоченных проводниках возникают дополнительные канальъ рассеяния. Кроме процесса "чистого" электрон-фононного рассеяния, которое имеет место* в чистых металлах, существует дополнительный процесс: неупругое рассеяние электронов'на колеблющихся примесях, дефектах или колеблющихся, границах и удерживающем электронном потенциале. Совместно с' упругим рассеянием электронов и чистым электрон-фононным рассеянием* этот механизм порождает широкое разнообразие интерференционных процессов:

В теоретических работах [18] показано, что в неупорядоченных металлах

7 - волновой вектор теплового фонона, I - длина свободного пробега электронов) электрон-фононное взаимодействие должно . ослабляться, и скорость энергетической релаксации те.Р1,'1 оказывается пропорциональной 1 | т0" (г0" ~Т - скорость релаксации в чистом металле). В противоположность, этому выводу многие авторы. [19] утверждали, что неупругое рассеяние электронов на примесях должно усиливать электрон-фононное взаимодействие и соответствующая скорость релаксации есть тс.р1~[ ~ (с[£)Ат()~х. Разногласие 6 между этими двумя концепциями было разрешено в работе Рейзера и Сергеева [20], где было продемонстрировано, что корректные расчеты;, приводят к результату [18]. В частности, было показано, что, благодаря квантовой; интерференции при условиш д£< 1, вклад неупругого электрон-примесного рассеяния? в энергетическую, релаксацию электронов: отсутствует, поэтому результат работы [19] ошибочен. Диффузное: движение электронов в области; рассеивающего- потенциала: удлиняет время взаимодействия^ и увеличивает, электрон-фононную связь. Однако, большой вклад диффузионно-усиленного чистого электрон-фононного взаимодействия« компенсируется диффузионно усиленным неупругим рассеянием электронов; на примесях.

Поправки; к- остаточному сопротивлению, обусловленные неупругим электрон-примесным рассеянием, рассчитывались многими теоретиками. [2124]. Значительные: расхождения в теоретических результатах связаны, с интерференционным характером рассматриваемых явлений, когда, пренебрежение частьюшроцессов приводит не только к изменению численного; коэффициента при вычисляемой величине, по и к изменению знака: эффекта. Все интерференционные процессы были рассмотрены в: статье Рейзера и Сергеева;[25], где были учтены все возможные каналы рассеяния, и с помощью различных методов: (линейный отклик, квантовое кинетическое уравнение)! было показано, что1 когда: у(:>1, имеется; существенная квадратичная' по температуре поправка: к сопротивлению, определяемая электрон-фонон-примесной интерференцией. Вклад продольных фоыонов становится отрицательным и существенно меньшим, чем положительный вклад поперечных фононов;

Температурные зависимости сопротивления примесных металлов и тонких пленок измерялись во многих работах, и квадратичный по температуре вклад в сопротивление, который наблюдался? в [26-28], мог быть как промежуточной асимптотикой к вкладу чистого электрон-фононного взаимодействия (Блоха-Грюнайзена), так и непосредственно вкладом электрон-фонон-примесной интерференции. Для окончательного решения вопроса о природе квадратичногопо температуре вклада в сопротивление примесных металлов необходимо исследовать его зависимость от степени разупорядоченности, т.е. от длины свободного пробега электронов. Кроме того, важную информацию позволят получить эксперименты с различными материалами, и особенно с имеющими высокую температуру Дебая. В этих материалах вклад электрон-фонон-примесного взаимодействия должен оказаться существенным в очень широкой области температур, вплоть до Т=300К.

В» низкоразмерных структурах (квантовых ямах, гетероструктурах) модификация электрон-фононнопу взаимодействия в основном связана с изменением энергетического спектра электронов: в частности, в вырожденных I структурах благодаря меньшей, по сравнению с металлами, энергии Ферми, становится существенным размерное квантование плотности состояний. В то же время фононы, по крайней мере, в гетероструктурах, остаются трехмерными, так как для фононов отсутствует граница между двумерным слоем и объемным материалом. Примеси и дефекты в двумерных структурах, также как и в металле, порождают дополнительные каналы рассеяния.

В вопросе о величине и температурной зависимости вклада чистого электрон-фононного взаимодействия в различных материалах пока нет полной ясности. Эта проблема, в том числе, тесно связана с нахождением предельной подвижности при низких температурах, которая определяется рассеянием на акустических фононах. В настоящее время.* даже в лучших структурах, полученных благодаря последовательному усовершенствованию процессов роста гетероструктур в течение ряда лет, измеренная подвижность электронов

7 2 большая чем 10 см /Вс при гелиевых температурах) обусловлена примесным рассеянием, и предельные, ограниченные фононным рассеянием, величины подвижности вряд ли могут быть достигнуты. До сих пор значение предельной подвижности при низких температурах можно было оценить из измерений мощности энергетических потерь, приходящихся на один электрон, в условиях сильного разогрева. Прямые измерения времени энергетической релаксации в квазиравновесных условиях, которое определяется только неупругим взаимодействием электронов с фононами и не зависит от упругого рассеяния на примесях, позволяют в конечном итоге определить предельные значения подвижности с большей точностью. Прямые измерения времени энергетической релаксации в полупроводниковых гетероструктурах при низких температурах позволят существенно расширить» понимание процессов электрон-фононного взаимодействия1 в-них.

Исследование процессов ^энергетической» релаксации в сверхпроводниковых тонкопленочных наноструктурах в присутствии тока, близкого к критическому, является одним из самых актуальных вопросов физики сверхпроводников, и обсуждается* во многих работах последнего времени [1-8]. Изучение деталей процесса установления равновесия позволяет выработать более адекватные теоретические4 представления. Кроме того, многие устройства криогенной^ электроники' функционируют в условиях далеких от равновесия и, поэтому, изучение неравновесных процессов в сверхпроводниковых наноструктурах имеет большое фундаментальное и прикладное значение.

Для создания практических приемных устройств важен наибольший квантовый выход, т.е. количество квазичастиц, образующееся после поглощения фотона сверхпроводящей плёнкой. Таким свойством обладают приборы, в которых тее<те, где тее - время электрон-электронного неупругого рассеяния; а те - время релаксации энергии электронов. При этом вся энергия поглощённого излучения сначала распределится только по электронной подсистеме.

В достаточно тонких плёнках наблюдается явление электронного разогрева, когда между электронной и фононной подсистемами не устанавливается термодинамического равновесия [1-8]. Это происходит, если те5<тр11С, где те5 -время ухода энергичных фононов из плёнки, а тР1,с - время неупругого рассеяния фононов на электронах. При электронном разогреве отсутствуют энергетические потери на болометрический нагрев плёнки в целом, и быстродействие прибора полностью определяет величина тср[1. Реализация обоих из перечисленных условий приводит к высокой чувствительности приёмников с одновременным повышением их быстродействия [9-15].

Цель работы — изучение закономерностей электрон-фононного взаимодействия в тонких неупорядоченных металлических пленках и, гетероструктурах с двумерным электронным газом на границе, исследование неравновесных процессов в сверхпроводниковых наноструктурах и создание на их основе электронных приборов и методов регистрации* субмиллиметрового иг инфракрасного излучения.

Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести экспериментальное исследование особенностей энергетической релаксации носителей и температурной зависимости сопротивления- ЩТ) в тонких неупорядоченных металлических пленках N1), А1, Ве в, диапазоне температур 4,2 - 300 К.

2. Прямым методом из релаксации фотопроводимости в субмиллиметровом диапазоне экспериментально определить неупругие времена релаксации двумерных носителей в АЮаАз/ОаАэ гетероструктурах как в квазиравновесных условиях, так и при разогреве электронов постоянным электрическим полем в интервале температур 1,6-15 К.

3*. Провести экспериментальное исследование неравновесных состояний, вызванных поглощением одиночных фотонов в ультратонких сверхпроводящих пленках МэМ в условиях протекания тока близким к критическому значению.

4. Исследовать характеристики, однофотонных сверхпроводниковых детекторов на основе пленок квантовой эффективности, уровня темновых срабатываний, спектральной чувствительности.

Объектами исследования являлись тонкие неупорядоченные металлические пленки Мэ, А1, Ве , гетероструктуры на основе АЮаАз-ОаАБ с двумерным электронным газом на границе и узкие (шириной 100 - 200 нм) структуры, из сверхпроводящей пленки нитрида ниобия (№>1Ч) толщиной

4 нм — 20 нм), имеющие форму мостика или меандра площадью 4x4 мкм , о либо 10x10 мкм .

Предметом исследований являются процессы энергетической релаксации и диффузии горячих квазичастиц в тонких проводящих слоях металлов^ полупроводников, сверхпроводников и однофотонные процессы в очень узких и тонких пленках сверхпроводников.

Методы исследования»

В работе применялись методы исследования^ электрического сопротивления тонкопленочных металлических образцов, метод измерения релаксации фотопроводимости гетероструктуры в субмиллиметровом диапазоне волн, метод регистрации фотоотклика сверхпроводниковой наноструктуры в инфракрасном* диапазоне при поглощении одиночных фотонов, а также методы измерения темновых срабатываний сверхпроводниковой наноструктуры и спектральной чувствительности в инфракрасном диапазоне волн. Измерения проводились при криогенных температурах.

В процессе работы были получены новые научные результаты:

1. Исследованы^ температурные зависимости пленочных образцов примесных металлов (А1, Мэ, Ве, Мэ>1), в области температур 4,2 -г- 300 К. Во всех материалах впервые обнаружен^ квадратичный« по температуре1 вклад в сопротивление пропорциональный остаточному сопротивлению ро, и, обратно пропорциональный длине свободного пробега (Г1).

2. Впервые определены константы взаимодействия электронов с поперечными фононами. С использованием измеренных значений данных констант проведен расчет скоростей неупругой электрон-фононной релаксации в А1, №>, Ве. Показано, что взаимодействие с поперечными фононами играет ключевую роль в процессе неупругой электрон-фононной релаксации.

3. Прямым методом по регистрации фотоотклика в субмиллиметровом диапазоне волн, определены времена неупругой релаксации двумерных носителей в АЮаАзЛлаАБ гетероструктурах в квазиравновесных условиях и И при разогреве электронов постоянным электрическим полем в интервале температур 1,6-15 К. Показано, что времена релаксации энергии при низких температурах определяются электронной температурой.

4. Обнаружен и изучен эффект однофотонного детектирования света видимого и ИК диапазонов в сверхпроводниковых МЬИ наноструктурах толщиной1 4 - 10 нм и шириной ~100 нм при температуре ниже температуры сверхпроводящего перехода в условии протекания электрического* тока, близкого по величине к критическому току.

5. На основе ультратонких сверхпроводниковых пленок КП^ разработаны однофотонные детекторы. Исследована квантовая эффективность таких детекторов при температурах 1.8 - 4.2 К в зависимости от транспортного тока.

6. Обнаружена зависимость квантовой4 эффективности сверхпроводниковых однофотонных детекторов от толщины пленки.

7. Исследована зависимость скорости темнового счета сверхпроводниковых однофотонных детекторов от транспортного тока. Показано, что она имеет экспоненциальный характер.

8. Исследована спектральная зависимость квантовой эффективности сверхпроводниковых однофотонных детекторов в видимом, ближнем и среднем ИК диапазонах при различных температурах. Наблюдается-. повышение квантовой эффективности и транспортного тока* при-понижении-температуры.

9. Из экспериментальных данных по квантовой* эффективности и скорости темнового5 счета, определена мощность эквивалентная шуму №>]Ч-сверхпроводниковых однофотонных детекторов на длинах волн 1,26- б мкм в диапазоне температур 2-4,9 К, установлено ее уменьшение при понижении рабочей температуры детектора. Мощность эквивалентная шуму сверхпроводникового однофотонного МэИ детектора на длине волны 1,26 мкм при Т=2,ЗК достигает значения —5x10"21 Вт Гц"1/2.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Вклад в сопротивление примесных металлов (А1, М>, Ве) квадратичный по температуре, пропорциональный остаточному сопротивлению ро, (Т1) и обусловленный интерференцией электрон-фононного и электрон-примесного взаимодействий. Этот вклад определяется взаимодействием электронов' с поперечными фононами при1 неупругом рассеянии электронов1 на примесях. Установлено, что величина- интерференционного вклада возрастает в металлах с большим отношениемхкоростей продольного и поперечного звука;

2. Константььвзаимодействия! электронов с, поперечными" фононами имеют следующие значения: в № величина константы составляет 10,3 в А1 — 4,67, в Ве - 4,3; расчет скоростей неупругой электрон-фононной релаксации- в А1, №), Ве по результатам измерения температурной зависимости сопротивления;

3. Значения времени неупругой релаксации двумерных носителей в АЮаАз/ОаАз гетероструктурах в квазиравновесных условиях и при разогреве электронов постоянным электрическим-полем в интервале температур 1,6-15К, полученные впервые из измерений фотоотклика в субмиллиметровом' диапазоне волн составляют: 1,23 не при Т=1,6 К и 0,93 не при Т=15 К. Установлено, что при Т<5 К преобладает пьезоакустический механизм электрон-фононного взаимодействия Вт неупругих процессах рассеяния электронов;

4. При- поглощении фотона-* видимого», и ИК диапазонов в-сверхпроводниковых однородных ЫЬ^ наноструктурах толщиной* 4 - Ю нми шириной ~100 нм при температуре ниже температуры- сверхпроводящего перехода в условии протекания электрического тока, близкого по величине к критическому току возникает импульс напряжения. На основе этого эффекта предложен новый тип однофотонного детектора;

5. Для лучших сверхпроводниковых однофотонных детекторов квантовая эффективность на длине волны 1.26 мкм достигает значения 30% уже при температуре 4.2К и не испытывает существенного увеличения с понижением рабочей температуры детектора до 1.7К, в то время, как для большинства.детекторов наблюдается повышение квантовой эффективности с 5-10% при 4.2К до 30% при 1.7К. Предельная величина квантовой эффективности -30% обусловлена максимальным значением коэффициента поглощения пленки NbN в видимом и ИК диапазонах;

6. На длине волны 2,4 мкм квантовая эффективность сверхпроводниковых однофотонных детекторов, из плёнки толщиной ~ 3,5нм при прочих равных условиях на три порядка превышает квантовую эффективность детекторов из плёнки толщиной Юнм;

7. Мощность эквивалентная'шуму NbN сверхпроводниковых однофотонных детекторов на длине волны 1,26 мкм при Т=2,ЗК достигает значения*~5><10"21 Вт Гц1'2.

Достоверность полученных результатов обеспечивается^ использованием современных методов исследования, разумным согласием полученных данных с последующими, экспериментальными и теоретическими исследованиями и функционированием.практических устройств, созданных в результате работы.

Практическая значимость работы

1. На основе проведенных экспериментов предложена методика экспресс-оценки скорости энергетической релаксации в тонких металлических пленках по результатам измерения температурной зависимости сопротивления. Такая методика позволяет быстро тестировать материалы и осуществлять целенаправленный поиск материалов и структур с заданными значениями времени энергетической релаксации, что является важным при создании быстродействующих электронных устройств.

2. Полученные прямым методом данные о временах энергетической релаксации двумерных электронов позволяют ' оценить инерционность детекторов, работающих на электронном разогреве в 2Б-структурах AlGaAs/GaAs, а также смесителей субмиллиметрового диапазона.

3. В результате проведенного исследования разработан детектор одиночных фотонов на основе тонкой сверхпроводящей пленки NbN. Детектор обладает рекордными значениями чувствительности, быстродействия и низким уровнем темновых срабатываний в широком спектральном диапазоне.

Благодаря уникальности характеристик сверхпроводникового однофотонного детектора появился целый ряд новых возможностей для неразрушающего контроля больших интегральных схем, регистрации сверхслабого излучения в сочетании с высоким- временным разрешением в, телекоммуникационных линиях, в биомедицинских системах создания-изображений, в1 метрологии для измерения, сверхмалых мощностей,излучения.путём счёта единичных фотонов, в системах квантовой криптографии.

В ЗАО' «Сверхпроводниковые нанотехнологии» изготовлены приёмные' системы, чувствительным элементом которых является сверхпроводниковый однофотонный детектор. Из динамики заказов видно, что рынок сверхпроводниковых приёмных систем стремительно-расширяется. Благодаря высоким характеристикам эти системы успешно конкурируют с некриогенными аналогами. Кроме того, использование криорефрижираторов замкнутого цикла для сверхпроводниковых однофотонных детекторов позволяет сделать эти приёмные системы такими, же простыми в эксплуатации для конечного пользователя, как и некриогенные приборы (например, лавинные диоды или фотоумножители).

Фактически, начав десять лет назад исследования- взаимодействия, одиночных фотонов с носителями в узких и тонких сверхпроводящих полосках при протекании в них транспортного тока близкого к- критическому значению, автор данной работы стала одним из основоположников этого направления в, физике неравновесных явлений в. сверхпроводниках. Уровень научных результатов и рекордные характеристики, создаваемых в Mill У приборов, стимулировали развитие данного научно-технического направления в ряде зарубежных научных центров и коммерческих компаний, с которыми* Ml 11 У осуществляет сотрудничество. Многие из них получают пленки или готовые наноструктуры от МШ У в рамках совместных работ.

Совокупность полученных в диссертации результатов является крупным научным достижением в области» физики конденсированного состояния — экспериментальном изучении свойств неупорядоченных металлических пленок и неравновесных процессов в сверхпроводниковых и полупроводниковых наноструктурах. Таким образом, проведенное исследование соответствует паспорту специальности 01.04.07 — физика конденсированного состояния:

При проведении исследований были получены патенты:

- патент на изобретение № 2300825 зарегистрирован* 10.06:2007 приоритет от 21.12.2005* "Быстродействующий сверхпроводниковый-однофотонный детектор"; авторы- Гольцман Г.Н., Чулкова Г.М., Окунев О.В., Воронов.Б.М., Каурова Н.С., Корнеев'А.А., Антипов А.В., Минаева.О:В".;

- патент на. изобретение № 2327253 зарегистрирован 20.06.2008, приоритет от 15.08.2006* "Быстродействующий сверхпроводниковый однофотонный детектор с полосковыми резисторами"; авторы Гольцман F. Н., Чулкова Г. М., Окунев О.» В., Мельников, А. П:, Воронов Б. М., Каурова'Н. С. Корнеев А. А., Антипов А. В., Минаева О. В., Дивочий А-. В.

- патент на изобретение №2346357 зарегистрирован 10.02.2009; приоритет от 26.06.2007; "Сверхпроводниковый фотонный детектор видимого и инфракрасного диапазонов излучения, различающий число фотонов", авторы Гольцман Г. Н., Чулкова Г. М., Корнеев А. А., Дивочий А. В.

Апробация результатов.

Результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались, наследующих конференциях: XXX Совещании по физике низких температур (Дубна, 1994); XI конференции по электронным свойствам двумерных систем, Ноттингем, Великобритания (1995); 21 Международной конференции по физике низких температур в Праге, Чехия (1996); 5 научном семинаре "Нанотехнологии в области' физики, химии и биотехнологии" (2002); Международной конференции по квантовой электронике «Nano and Giga Challenges in Microelectronics Research and Opportunities in Russia», Москва, Россия (2003); IV Международной научно-технической конференции МИЭТ, Москва (2004); 6 Европейской конференции по прикладной сверхпроводимости; Пятом международном российско-украинском семинаре «Нанофизика и наноэлектроника», С.-Петербург, Россия; Международной научной конференции «Пленки — 2004» Москва, Россия; 29 Международной конференции по инфракрасным и миллиметровым волнам, Карлсруэ, Германия (2005); 2 Международной конференции по оптоэлектронике и физике лазеров (CAOL), Ялта, Крым, Украина (2005); Международном симпозиуме- по фотонике (OPERA), Вроцлав, Польша (2006); Международной конференции по инфракрасным и миллиметровым волнам IRMMW 2007, Кардиффа Великобритания; Рабочей встрече по однофотонным детекторам Single-Photon Workshop 2007, Турин, Италия; 12 Международной рабочей встрече по низкотемпературным детекторам, Париж,- Франция* (2007); 8- Европейской конференции по прикладной сверхпроводимости EUCAS> — 2007, Брюссель, Бельгия; IX Международной конференция «Опто- наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы», Ульяновск (2007); Рабочей встрече по фундаментальным исследованиям электронных наноситем, Nano Питер 2008, Санкт-Петербург, Россия; Международной конференции «Single Photon Workshop 2009», Boulder, Колорадо, США, 2009; XIII, XIV, XV международных симпозиумах «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород (2009, 2010, 2011); ХХЬ Международной научно-технической' конференции по фотоэлектронике и приборам ночного видения, Москва, (2010); Ш-ей Международной научной конференции «Функциональная компонентная« база микро-, опто- и наноэлектроники», Крым, Украина (2010).

Личный вклад автора В диссертации изложены результаты работ, выполненных автором лично и в соавторстве с коллегами. Исследования, связанные с развитием научного направления по изучению интерференции электрон-фононного и электрон-примесного взаимодействий в примесных металлах, проведены в соавторстве с A.B. Сергеевым, автором теоретической модели. Исследования неупругой релаксации двумерных носителей в AlGaAs/GaAs гетероструктурах и эффекта однофотонного детектирования света видимого и ИК диапазонов в сверхпроводниковых NbN' наноструктурах проведены совместно с Г.Н. Гольцманом, который является научным наставником и коллегой автора на протяжении всей профессиональной деятельности. Все экспериментальные исследования сверхпроводниковых однофотонных детекторов проводились автором1 лично совместно с К.В. Смирновым, О.В. Окуневым и A.A. Корнеевым. Автор! осуществлял анализ и обобщение полученных данных, интерпретировал полученные результаты, и проводил все необходимые расчеты. Все результаты, выносимые на защиту, получены авторомили при его определяющем вкладе.

Публикации

По результатам проведенных исследований опубликовано 69 работ, в том числе 24 в ведущих рецензируемых отечественных И' зарубежных журналах, а также в материалах Всероссийских и международных конференций. Получено 3 патента.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы. Диссертационная работа изложена на 220 страницах, включая 68 рисунков, 10 таблиц, 1 приложение и список литературы из 143 наименований.

Похожие диссертационные работы по специальности «Физика конденсированного состояния», 01.04.07 шифр ВАК

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Чулкова, Галина Меркурьевна

Выводы

1. При поглощении фотона видимого и. ИК диапазонов в сверхпроводниковых однородных МзИ наноструктурах толщиной 4 - 10 нм и шириной 100 - 200 нм при температуре ниже температуры сверхпроводящего перехода в условии протекания электрического тока, близкого по величине к критическому току, возникает импульс напряжения. На основе этого эффекта предложен новый тип однофотонного детектора.

2. Для лучших №>И сверхпроводниковых однофотонных детекторов квантовая эффективность на длине волны 1.26 мкм достигает значения 30% уже при температуре 4.2К и не испытывает существенного увеличения с понижением рабочей температуры детектора до 1.7К, в то время, как для большинства детекторов наблюдается повышение квантовой эффективности с 5-10% при 4.2К до 30% при 1.7К, Предельная величина квантовой эффективности -30% обусловлена максимальным значением коэффициента поглощения пленки NbN в видимом и ИК диапазонах.

3. На длине волны 2,4 мкм квантовая эффективность сверхпроводниковых однофотонных детекторов из плёнки толщиной ~ 3,5нм при прочих равных условиях на три порядка превышает квантовую эффективность детекторов из плёнки толщиной Юнм.

4. Мощность эквивалентная шуму NbN сверхпроводниковых однофотонных детекторов на длине волны 1,26 мкм при Т=2,ЗК достигает значения

Л1 1 /Л

-5x10" Вт Гц" при токе смещения 0,87 от критического значения.

Заключение

На основе результатов, полученных в диссертационной работе, можно сделать следующие основные выводы:

1. Исследование температурных- зависимостей, пленочных образцов примесных металлов (Al,,Nb, Ве); в области, температур 4,2 -г 300-К показало, что во всех материалах существует квадратичный по температуре- вклад в сопротивление пропорциональный' остаточному сопротивлению р0, и обратно пропорциональный длине свободного?. пробега, (Г1), обусловленный интерференцией, электрон-фононного и электрон-примесного взаимодействий. Этот факт позволяет отделить исследуемую^ поправку к сопротивлению от поправки, обусловленной электрон-электронным рассеянием; которая не зависит от остаточного- сопротивления. Величина^ интерференционного вклада возрастает в- металлах с большим- отношением скоростей продольного и поперечного звука.

2. Показано, что во всей области температур экспериментальная зависимость р(Т) хорошо аппроксимируется суммой интерференционного вклада и вклада чистого- электрон-фононного взаимодействия* (Блоха-Грюнайзена). Температура перехода, (кроссовера)< от одного механизма к другому существенно зависит от £ и составляет 120К для Nb, 45К для AI, 87К для Ве.

3. Сравнение экспериментальных результатов с теорией позволило определить константы, взаимодействия электронов с поперечными фононами в» AI, Nb, Ве. С использованием измеренных значений данных констант проведен расчет скоростей неупругой электрон-фононной релаксации в вышеперечисленных материалах. Установлено, что расчетные значения находятся в очень хорошем соответствии с экспериментально измеренной скоростью сбоя фазы волновой функции электрона. Показано, что взаимодействие с поперечными фононами играет ключевую роль в процессе неупругой электрон-фононной релаксации.

4. Время энергетической* релаксации электронов за счет электрон-фононного взаимодействия при данной температуре существенно зависит от параметров материала, так и от £, и может реально изменяться в* пределах трех порядков величины.

5. Прямым методом из релаксации фотопроводимости в субмиллиметровом диапазоне волн; определены времена неупругой релаксации двумерных носителей в АЮаАз/ваАз гетероструктурах в квазиравновесных условиях и при разогреве электронов постоянным электрическим полем в интервале температур11,6-15 К. Показано, что времена релаксации энергии при низких температурах определяются электронной температурой. Получено, что время релаксации энергии обратно пропорционально электронной температуре в области низких температур и слабо зависит от температуры при Т>4,2К. Значение те составляет ~ 0,9 не для

1 1 Л 1

N5=4,2x10 см при Т=4,2-И2К. Линейная зависимость тс" (Т) в блох-грюнайзеновской области температур (Т<5К) однозначно указывает на преобладание пьезоакустического механизма электрон-фононного взаимодействия в неупругих процессах рассеяния электронов. Хотя вклад рассеяния на деформационном потенциале в этой области температур- еще значителен.

6. Обнаружен и изучен эффект однофотонного детектирования света видимого и ИК диапазонов в сверхпроводниковых КЬИ наноструктурах толщиной 4 - 10 нм и шириной ~100 нм при температуре ниже температуры сверхпроводящего перехода в условии протекания транспортного тока, близкого по величине к критическому току.

7. На основе ультратонких сверхпроводниковых пленок 1МЬК созданы однофотонные детекторы. Исследована квантовая эффективность такого детектора при температурах 1.8 — 4.2 К в зависимости от транспортного тока.

8. Обнаружена зависимость квантовой эффективности сверхпроводниковых однофотонных детекторов от толщины пленки.

9. Исследована: зависимость скорости темнового счета сверхпроводниковых однофотонных детекторов от транспортного тока. Показано, что она имеет экспоненциальный характер.

10; Исследована спектральная зависимость, квантовой эффективности сверхпроводниковых однофотонных детекторов в видимом, ближнем и среднем ИК диапазонах при различных температурах. Наблюдается повышение квантовой эффективности при понижении температуры.

11. Из экспериментальных данных по квантовой эффективности и скорости темнового счета рпределена мощность, эквивалентная шуму для сверхпроводниковых однофотонных детекторов на длинах волн 1,26- 6 мкм в диапазоне температур 2-4,9 К, установлено ее-уменьшение при понижении рабочей температуры детектора. Мощность, эквивалентная шуму сверхпроводникового однофотонного №>1чГ детектора на длине волны« 1,26 мкм при Т=2,ЗК достигает значения ~5 х 10"21 Вт Гц"1/2. * *

Работа выполнена на: кафедре общей и экспериментальной; физики факультета физики и информационных технологий МПГУ.

Автор считает своим долгом искренне поблагодарить научного? консультанта, доктора, физ.-мат. наук, профессора Григория: Наумовича Гольцмана, который является ее научным, наставником на протяжении всей профессиональной деятельности.

Автор благодарит всех коллег по работе за помощь и дружеское участие, в особенности: руководителя технологической лаборатории УНРЦ Б.М.Воронова и весь ее коллектив за изготовление уникальных образцов для исследований.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Чулкова, Галина Меркурьевна, 2011 год

1. Гершензон Е.М., Гершензон М.Е., Гольцман Г.Н., Семёнов А.Д., Сергеев А.В. Разогрев квазичастиц в сверхпроводящей плёнке, находящейся в резистивном состоянии// Письма в ЖЭТФ. - 1981 - Т.34 - В.5 - С. 281-285.

2. Гершензон Е.М., Гершензон М.Е., Гольцман Г.Н., Семёнов А.Д., Сергеев А.В. Неселективное воздействие электромагнитного излучения на сверхпроводящую плёнку в резистивном состоянии// Письма в ЖЭТФ.-1982 Т.36 - В.7 - С.241-244.

3. Гершензон Е.М., Гершензон М.Е., Гольцман Г.Н., Семёнов А.Д., Сергеев А.В. Разогрев электронов в резистивном состоянии сверхпроводника под действием электромагнитного излучения//ЖЭТФ — 1984 Т.86 - В.21. C.758-773.

4. E.M.Gershenzon, M.E.Gershenzon, G.N. Gol'tsman, A.D. Semenov, A.V. Sergeev. Hiating of electrons in superconductor resistive state due to electromagnetic radiation //Solid State Commun.- 1985- V.50 N3 - P.207-212.

5. G.M.Eliashberg, B.I.Ivlev Nonequilibrium Supercnductivity// ed. by

6. D.N.Langenberg and A.S.Larkin, North-Holland Elsevier Science B.V., Amsterdam 1986 - P.211.

7. Гершензон E.M., Гольцман Г.Н., Елантьев А.И., Карасик Б.С., Потоскуев С.Э. Разогрев электронов в резистивном состоянии сверхпроводника электромагнитным излучением значительной интенсивности// ФНТ — 1988 -N.14 №7 - С.753.

8. Елесин В.Ф., Кашурников В.А., Кондрашев В.Е., Шамраев Б.Н. Влияние электрон-электронных столкновений на характер фазового перехода и кинетику неравновесных сверхпроводников//ЖЭТФ 1983 - Т.84 - В.1 -С.223-229.

9. B.L. Altshuler, A.G. Aronov. Electron-electron interaction in disordered conductors II Modern problems in condensed matter science. Td. By A.L.Efros, M.Pollac. Amsterdam: North-Holl. Publ. Co. 1985 - p. 1-153.

10. Frenkel A. Mechanism- of nonequilibrium optical response of high-temperature superconductor// Phis. Rev. В 1993 - V.48 - N.13 - p. 9717-9725.

11. Гершензон E.M., Гольцман Г.Н., Гусев Ю.П., Семёнов- А.Д. Неравновесный, отклик тонких плёнок NbN на излучение миллиметрового и оптического диапазонов// СФХТ.- 1993 Т.6 - №6 - С. 1198-1210.

12. G. Gogidze, Р. В. Kuminov, А. V. Sergeev, A. I. Elant'ev, Е. М: Men'shchikov, and Е. М. Gershenzon Fast nonequilibrium induction detectors based on thin superconducting films// Tech1. Phys. 1998 — V.43> - N.10 -P.1193.

13. A.D. Semenov, H.-W. Hiibers, H. Richter, M. Birk, M.Krocka, U. Mair, K. Smirnov, G.N. Gol'tsman, B.M. Voronov. 2.5 THz hetrodyne receiver with NbN hot-electron-bolometer mixer// Physica С 2002 - V.372-376 - p. 454-459.

14. H. Takesue, S. Nam, Q. Zhang, R.H. Hadfield, T. Honjo, K. Tamaki, Y. Yamamoto Quantum key distribution over 40 dB channel loss using superconducting single photon detectors// Nature Photonics.-2007

15. R.H. Hadfield, J.L. Habif, J. Schalafer, R.E. Schwall, S. Nam Quantum key distribution at 1550 nm with twin« superconducting single photon detectors// Applied Physics Letters 2006 7 Y.89 - N. 241129 - pp.537-540".

16. Рейзер М.Ю., Сергеев A.B. Электрон-фононное взаимодействие в примесных металлах и сверхпроводниках// ЖЭТФ 1986 Т.90 - № 3 -С.1056-1070.

17. P.L.Taylor The Inelastic Scattering of Electrons at Impurities in Metals// Proc.Phys.Soc.London 1962 - V.80 - p.755-758; Changes in Electrical Resistance Caused by Incoherent Electron-Phonon Scattering// Phys.Rev. 1964 -V.135 - 5A - p.A1333-A1335.

18. Каган Ю., Жернов А.ГТ. К теории электропроводности, металлов с немагнитными примесями//ЖЭТФ 1966 -Т.50 - №4 - С. 1108-1123;

19. Комник Ю.Ф., Каширин В.Ю., Белевцев Б. И: и др;. Время неупругой релаксации электронов в неупорядоченных пленках висмута. "Грязный" предел// ФНТ 1994 - Г.20 — С. 158-166.

20. PJ.Price Electron transport in; polar heterolayers// Surf.Sci: 1982 V. 113, P: 199-210.

21. P.J.Price Low temperature two dimensional mobility of a GaAs heterolayer// Surf. Sci, 1984 - V. 143 - P. 145-156.

22. P.J.Price Hot electron in GaAs heterolayer at low temperature//J.Appl.Phys.1982 V.53 -N. 10 - p.6863-6866;

23. Карпус В. Энергетическая релаксация двумерных электронов1 при пьезоакустическом рассеянии// ФТП' 1988-Т. 22- С. 439-449.

24. I-Yang, F.Agahi, D.Dai, C.Musante, W.Grammer, K.M.Lau, K.S.Yngvesson Wide-bandwidth electron bolometric mixers: a 2Deg prototype and potentiar forlow noise Thz receivers// IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1993 - v. MTT 41 - p.581-589.

25. Ашкрофт H., Мермин H. Физика-твердого тела//М. Мир. 1979.

26. Блатт. Ф. Физика электронной проводимости в твердых телах//М. Мир. 1971.

27. Займан Дж. Электроны и фононы//М. Издательство иностранной литературы. 1962.

28. GruneisenE.// Ann.d.Phys. 1933 -V.5 -N.16-P. 530

29. Лифшиц И.М., Азбель М.Я., Каганов-М.И. Электронная теория металлов // М. Наука. 1971, С.208-209.

30. Гершензон Е.М., Гершензон М.Е., Гольцман Г.Н., Люлькин A.M., Семенов А.Д., Сергеев А.В. Электрон-фононное взаимодействие в ультратонких пленках Nb// ЖЭТФ 1990 - Т.97 - №.3 - С.901-911.

31. Птицина Н.Г., Чулкова Г.М., Гершензон E.M., Гершензон М.Е. Влияние интерференции электрон-фононного и электрон-примесного рассеяния на проводимость неупорядоченных пленок Nb// ЖЭТФ 1995 - Т. 107, В.5, С. 1722-1730.

32. Альтшулер Б.Л. О температурной зависимости примесной проводимости металлов при низких температурах// ЖЭТФ 1978 - Т. 75 - № 10, С. 13281341.

33. Grimvall G. The electron-phonon interaction in metals// North-Holland. Amsterdam. 1981.

34. A.V.Sergeev, M.Yu.Reizer. Photoresponse mechanisms of thin superconducting films and superconducting detectors// Intern.J.Mod.Phys.B. 1996 V.10 — N. 6 -P.635-667.

35. В.С.Егоров, С.В.Варюхин, "Температурный минимум сопротивления в бериллии" // Письма в ЖЭТФ, т.25, вып. 1,стр.58-61.

36. T.L.Loucks, P.H.Cutler, "Band structure and Fermi surface of beryllium" // Phys.Rev. v.133, N-3A, pp. A819-A829, 1964; T.L.Loucks "Further results on the Fermi surface of beryllium" // Phys.Rev, v. 134, N 6A, pp.A1618- A1620, 1964.

37. W.E.Lawrence, J.W.Wilkins, "Umklapp electron-phonon scattering in the low-temperature resistivity of polyvalent metals" // Phys.Rev. B; v.6, N12,pp. 44664482, 1972.

38. W.E.Lawrence, J.W.Wilkins, "Electro-electron scattering in the transport coefficients of simple metals" // Phys.Rev. B, v.7, N 6,pp. 2317-2332, 1973.

39. C.W. Lee, W.P.Pratt, Jr.,J.A.Rowlands, and P.A. Schroeder," Observation of Inelastic Impurity Scattering of Electrons in the Resistivity of Potassium-Rubidium* Alloys" //Phys.Rev.Lett. 45, 21, р.1708-171Г, 1980.

40. R.F.S.Hearmon, "in Elastic Piezoelectric and Related Constants of Crystals", edited by K.H. Hellwege and A.M.- Hellwege, Landolt-Bornstein, // New Series, Vol.III/11 (Springer-Verlag, Berlin, 1979), p.ll.

41. J.J.Harris, J.A.Pals and R.Woltjer, "Electronic transport in' low-dimensional structures" // Rep.Prog.Phys., 52, 1989, pp.1217-1266, Printed in the UK.

42. T.Ando, A.B.Fowler, F.Stern "Electronic properties of two-dimentional systems" // Rev. Mod. Phys.,V.54,No.2, 1982.

43. C.Weisbuch, B.Vinter "Quantum semicomductor structures: Fundamentals and applications"// edited by Academic Press, Inc. Harcourt Brace Jovanovich, Printed in the USA, p. 19-21, 1991.

44. W.Walukiewicz, H.E.Ruda, J.Lagowski, and H.C.Gatos, "Electron mobility in modulation-doped heterostructures" // Phys.Rev.B30, 8, p. 4571-4582, 1984.

45. Witkowski L.C., Drummond T.J., Stanchak C.M. and Morkos H., // Appl.Phys. Lett., 37, 1033, 1980

46. H.L.Stormer, A. Pinezuk, Gosseg = wrd A.S. and V. Weigman // Appl.Phys. Lett., 38, 69, 1981/

47. B.K.Ridley, "Hot electrons in low-dimensional structures"// Rep.Prog.Phys., 54, 1991, pp. 169-256,' Printed in the UK.

48. A. Mittal, "Electron-phonon scattering rates in 2-D systems", Advanced NATO* Proceedings on "Quantum Transport in Submicron Structures" // Kluwer Academic Press, 1996.

49. P.J.Price,"Heterolayer mobility in the Bloch-Gruneisen range" // Solid. State Commun., v. 51, p. 607-608, (1984).

50. L.Pfeiffer, K.W.West, H.L.Stormer, and K.W.Baldwin, "Electron, mobilities exceeding 107 cm2 /Vs in modulation-doped GaAs" // Appl.Phys. Lett., v.55,N 18 p.1888-1890, (1989).

51. C.T.Foxon, J.J.Harris, D:Hilton, J.Hewett, and C.Roberts, "Optimisation» of (Al,Ga)As/GaAs two-dimentional electron gas structures for low carries, densities and ultrahigh mobilities at low temperatures" // Semicond.Sci.Technol. 4, 582-585 (1989).

52. W.Walukiewicz, "Acoustic-phonon scattering in modulation-doped heterostructures" // Phys.Rev. В 37, N14 p.8530-8533, (1988).

53. J.H.English, A.C.Gossard, H.L.Stormer, and K.W.Baldwin, "Structures with electron mobility of 5 106 cm2 /Vs" // Appl.Phys.Lett. v. 50, N25, p.1826-1828, (1987).

54. Y.Shinba, K.Nakamura, M.Fukuchi, M.Sakata, "Hot electron effect in Si (111) inversion layer at low temperatures" // J.Phys.Soc.Japan, v. 51, N 12, p. 39083914, (1982).

55. В.Я.Демиховский, Б.А.Тавгер, "Рассеяние электронов акустическими колебаниями в тонких полупроводниковых пленках" // ФТТ, т.бб в. 3 с. 960962, (1964).

56. Y.Kawaguchi, S.Kawaji, "Lattice scattering mobility of n-inversion layers in Si (100>at low temperatures" // Surf. Sci., v.98, N 2, p. 211-217, (1980).

57. T.Ono, Y.Oda, H.Nagano, S:Kawaji, Y.Kawaguchi, T.Nambu, // Preprints of Annual-Meeting of the Physical Society of Japan; Hirochima, 1981.

58. В'.Карпус, "Энергетическая и импульсная релаксация двумерных* носителей заряда при взаимодействии с деформационными акустическими фононами" // ФТП , 20, вып.1, 12-19, (1986);

59. В.Карпу с, "О подвижности двумерных носителей заряда при-пьезоакустическом рассеянии" // ФТП , 21, вып.11, 1949-1956, (1987);

60. V.Karpus, "Theoretical limit of mobility of two dimensional electrons in GaAs" // Semicond! Sci.Technol. 5, 691-694, (1990).

61. H.L.Stormer, L.N.Pfeiffer, K.W.Baldwin, and K.W.West, "Observation of a Blbch-Gruneisen regime in two-dimentional electron transport" // Phys.Rev. B, v.41, N 2, p.1278-1281, (1990).

62. М.Г.Блюмина, А.Г.Денисов, Т.А.Полянская, И.Г.Савельев., А.П.Сеничкин, Ю.В.Шмарцев "Энергетическая, релаксация- двумерных электронов' на-гетерогранице AlGaAs/GaAs" // Письма в ЖЭТФ 44, вып.5, 257-260, (1986).

63. H.Sakaki, K.Hirakawa, J.Yoshino et.al., "Effects of electron heating on the two dimensional magnetotransport in AlGaAs/GaAs heterostructures" // Surf.Sci. 142, pp.306-313, (1984).

64. K.Hirakawa, H.Sakaki , "Energy relaxation of two-dimensional electrons and the deformation potential constant in selectivety doped AlGaAs/GaAs heterojunctions" //Appl.Phys.Lett. 49(4), pp.889-891, (1986).

65. Hopfel R.A., Weimann G., "Electron heating and free-carrier abcorption in AlGaAs/GaAs single heterostructures" // Appl. Phys. Lett., 1985, v. 46, N3, pp. 291-293.

66. Shah I., Pinczuk A., Stormer H.L., Gossard A.C., Weiegmann W., "Electric field induced4- heating of high mobility electrons in- modulation-doped GaAs heterostructures" // Appl. Phys. Lett, 1983, v. 42, N1, pp.55-57.

67. Shah I., Pinczuk A., Gossard* A.C., Weiegmann W., "Energy-loss rates for hot* electrons and holes in GaAs quantum wells" // Phys.Rev.Lett., 1985, v. 54, N 18, pp. 2045-2048.

68. Y.Ma, R.Fletcher, and E.Zaremba, M.D'Iorio, C.T.Foxon and J J.Harris, "Energy-loss rates of Two-dimensional electrons at a GaAs/AlxGai.xAs interface" // Phys.Rev. B, v. 43, N 11, p. 9033-9044, (1991).

69. A. Semenov, G. Gol'tsman, A. Korneev, "Quantum detection by current carrying superconducting film" // Physiea C, 351 (2001) pp. 349-356

70. Yu. P. Gousev, G. N. Gol'tsman , A. D. Semenov, E. M. Gershenzon, R. S. Nebosis, M. A. Heusinger,, K. F. Renk. "Broadband ultrafast superconducting NbN detector for elecromagnetic radiation" // J.Appl.Phys. 75, 3695-3697, (1994).

71. С. Чередниченко. "Разработка и- исследование сверхпроводниковых терагерцовых смесителей на электронном разогреве" // Диссертация на соискание степени кандидата физико-математических наук, Московский педагогический государственный университет, 1999.

72. М. Stuivinga, C.L.G. Ham, Т.М. Klapwijk,, JiE. Mooij. // J. Low Temp. Phys, 53, p. 633, 1983

73. M. Stuivinga, J.E. Mooij „Т.М. Klapwijk. // J. Low Temp. Phys, 46,P. 555, 1982

74. M. Stuivinga, T.M. Klapwijk, J.E. Mooij,, A. Bezuijen. // J. Low Temp. Phys., 53, p. 673, 1983

75. A. VI. Gurevich, R. G. Mints // Review of modern physics, 59, P. 941, 1987.

76. A.B. Гуревич, Р.Г. Минц, "Автоволны в нормальных металлах" // М. ИВ-ТАН. с. 165.

77. О.Г. Вендик, А .Я. Зайончковский, С.Г. Колесов, СБ. Красиков, О.В. Пахомов, А.С. Рубан, "Разрушение и восстановление сверхпроводящего состояния в плёнках ниобия при воздействии импульсов транспортного тока" // ФЕТ, 12(6) стр. 576,1986.

78. A.Kadin, M. Leung, A. Smith, I. Murduck "Photofluxonic detection: A new mechanism for infrared detection in superconducting thin films"// Appl.Phys. Lett. -Vol. 57, N 26, pp. 2847-2849: 1990:

79. A. Semenov, A. Engel, K. Il'in, G. Gol'tsman, M. Siegel, H.-W.Hiibers, "Ultimate performance of a superconducting quantum detector" // Eur. Phys. J. AP, 21, p. 171-178,2003

80. L. Maingault, M. Tarkhov, I. Florya, A. Semenov, R. Espiau de Lamaestre, P. Cavalier, G. Gol'tsman, J'.-P. Poizat, and J.-C. Villegier "Spectral dependency of superconducting single photon detectors" // Journal of Applied'Physics 107, 116103 (2010)

81. A. Kerman, E. Dauler, W. Keicher, J. Yang, K. Berggren, G. Gol'tsman, B. Voronov "Kinetic-Inductance-Limited Reset Time of Superconducting Nanowire Photon Counters" // Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 88. Pp. 111-116.

82. M. Tarkhov, J. Claudon, J. P. Poizat, A. Korneev, A. Divochiy, O. Minaeva, V. Seleznev, N. Kaurova et al. "Ultrafast reset time of Superconducting Single Photon Detectors" // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 92. Pp. 241112-1-241112-3.

83. A.F.Mayadas, R.B.Laibowitz, J J.Cuomo, "Electrical characteristics of r.f.-sputtered single-crystal niobium films" // J.Appl.Phys.,v.43,p.l287"(1972).

84. F.R.Fickett, "Aluminium.I.A. review of resistive mechanisms in aluminium" // Cryogenics (.1971), v.1'1, N 7, p.349-359:

85. А.В.Бутенко, Е.И.Бухштаб, В.Ю.Каширин; "Анизотропия квантовой поправки к магнитопроводимости неупорядоченных пленок бериллия" // ФНТ, том 13, №42 стр. 1235-1298, 1987.

86. А.В.Бутенко, Е.И:Бухштаб, В.Ю.Каширин, Ю.Ф.Комник, "Электрон-фононное взаимодействие в неупорядоченных пленках бериллия" // ФНТ, том №-14 стр. 421-424, 1988.

87. S. Cherednichenko, P. Yagoubov, К. Il'in, G. Gol'tsman, Е. Gershenzon, "Large bandwidth of NbNfphonon cooled hot electron bolometer mixers on-sapphire substrates" // in Proc. 8th Int. Symp. On Space Terahertz Technology, Boston, MA; 1997, p.245.

88. К.Л.Чопра, "Электрические явления в тонких пленках" // М. Мир, 1972, гл.2.

89. Ф.Т.Пикус, "Об увеличении низкотемпературной подвижности двумерных электронов при постоянной подсветке"// Письма в ЖЭТФ, т. 52, вып. 10,стр. 1150-1153,(1990).

90. B.J.Dalrymple, S.A.Wolf, A.C.Ehrlich, et.al., "Inelastic electron lifetime in niobium films" //Phys.Rev.B,v.33,p.7514 (1986).

91. P.Santhanam and D.E.Prober, "Inelastic electron scattering mechanisms in clean aluminium films"// Phys.Rev.B, v.29, 3733, (1984).

92. K.S.Il'in, B.S.Karasik, N.G.Ptitsina, A.V.Sergeev, G.N.Gol'tsman, E.V.Pechen', S.I.Krasnosvobodtsev "Intrrrelation of resistivity andJ inelastic electron-phonon scattering rate in impurity NbC films" // Phys.Rev.B; v.57, No 24 15623-15628, (1998).

93. B.L.Altshuler, A.G.Aronov, M.E.Gershenzon, and Yu.V.Sharvin; // Sov. Sci. Rev. A 9; 223 (1987).

94. J.F.DiTusa, K.Lin, M.S.Isaacson, and J.M.Parpia, "Role of Phonon Dimensionality of Electron-Phonon Scattering Rates" // Phys.Rev. Lett. 68, 8, 1156(1992).

95. G.Dumpich and A.Carl, "Anomalous temperature-dependence of the phase-coherence length' for ingomogeneous gold films" // Phys.Rev.B v.43', N 44 p. 2074-2077 (1991).

96. МорозовіД.В., Смирнов K.B:, Смирнов А.В., ЛяховВ.А., Гольцман Г.Н. // Физика и техника полупроводников, 2005, Т.39. В.9. С. 1117.

97. A.Verevkin, J.Zhang, W.Slysz, R.Sobolewski, A.Lipatov, O.Okunev, G.Chulkova, A.Korneev, and G.Gol'tsman, " Superconducting Single-Photon Detectors for GHz-Rate Free Space Quantum Communications" // in "Free

98. Space Laser Communication and Laser Imaging", edited by J. C. Ricklin, and D. G. Voelz, (Bellingham, WA: SPIE), Vol. 4821, p. 447-454, 2002.

99. J.Zhang, W.Slysz, A.Pearlman, A.Verevkin, R.Sobolewski, O.Okunev,i

100. Olga Minaeva, Cristian Bonato, Báhaa E. Á. Saleh, David S; Simon» and Alexander V. Sergienko, "Odd- and Even-Order Dispersion Cancellation in Quantum Interferometry" // Physical Review Letters, 102, 100504 (2009).

101. A.D. Semenov, R.S. Nebosis, Yu.P! Gousev et al. Análisis; of the nonequilibrium photoresponse of superconducting films to pulsed radiation by use of a two-temperature model//Phys.Rev. B, volume 52, N.l, pp.581-590, 1995.

102. L.N. Bulaevskii, M.J. Graf, C.D. Batista, V.G. KoganVortex-induced dissipation in narrow current-biased thin-film superconducting strips//arXiv:1102.5130vl cond-mat.supr-con. 24 Feb. 2011

103. Robert H. Hadfield Single-photon detectors for optical quantum information applications// Nature photonics, VOL 3, DECEMBER 2009 pp. 696-705.

104. S. Komiyama, O. Astafiev, V. Antonov, T. Kutsiima,, H. Hiral. A singlephoton detector in the far-infrared range//Nature, 403 P. 405 407, 2000

105. Damien Stuckil, Claudio Barreirol, Sylvain Fasell et. al.- Continios high speed coherent one way quantum key distribution //OPTICS EXPRESS, Vol. 17, No. 16, 13326, 2009.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.