Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Журнал технической физики

Оптимизация режимов изготовления пленок Nb, NbN, NbTiN и высококачественных туннельных переходов на их основе для приемных структур терагерцевого диапазона

Artem M. Chekushkin, Lyudmila V. Filippenko, A. A. Lomov, Dong Liu, Sheng‐Cai Shi, V. P. Koshelets

Published Jan 1, 2021• 2 citations
Publisher

Abstract

Описана оптимизация существующей технологии изготовления сверхпроводящих пленок и высококачественных туннельных переходов на установке магнетронного распыления. Для расширения частотного диапазона до 1 THz и получения предельных параметров сверхпроводниковых элементов были оптимизированы режимы изготовления пленок Nb, NbN и NbTiN. Для создания приемных элементов на частоты выше 700 GHz туннельные переходы сверхпроводник--изолятор--сверхпроводник Nb/Al--AlN/NbN включаются в микрополосковую линию NbTiN--SiO2-Al. Такие структуры разрабатываются для матричного приемника на телескопе Atacama Pathfinder Experiment и ряда других радиоастрономических проектов. Ключевые слова: сверхпроводимость, туннельные переходы, магнетронное напыление, тонкие пленки.

DOI
10.21883/jtf.2021.10.51373.135-21

Related papers

Исследование режимов смешения туннельных сверхпроводниковых структур

К. В. Калашников, Anton A. Artanov, Л.В. Филиппенко +1 more

Экспериментально исследованы режимы работы туннельного перехода сверхпроводник--изолятор--сверхпроводник (СИС) на основе трехслойных структур Nb/AlOx/Nb и Nb/AlN/NbN в качестве гармонического смесителя (для частот порядка 600 и 20 GHz) и преобразователя частоты вверх (в диапазоне 0.1-5 GHz). Проведено сравнение квазичастичного и джозефсоновского режимов смешения. Показано, что в некоторых приложениях, таких как использование СИС-перехода в качестве криогенного гармонического фазового детектора, джозефсоновский режим может быть более предпочтительным, поскольку позволяет реализовать как больший сигнал, так и большее соотношение сигнал/шум по сравнению с квазичастичным. Также показана перспективность использования джозефсоновского режима смешения в системах мультиплексирования сигналов для сверхпроводниковых детекторов. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (соглашение N 14.613.21.0046, идентификатор RFMEFI61315X0046).

Physics of the Solid State•Jan 1, 2016•0 citations

ФОРМИРОВАНИЕ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ПЛЁНОК NB3AL ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ОДНОФОТОНН ОГО ДЕТЕКТОРА В ПЛАНАРНЫХ ИОНН ЫХ ЛОВУШКАХ

С.Ю. Хыдырова, К.М. Моисеев, В.А. Кулаков +6 more

В работе формируются совместным магнетронным распылением плёнки NbxAl1-x для интегральных сверхпроводниковых однофотонных детекторов. Экспериментально определена зависимость поверхностного сопротивления плёнок Nb-Al от толщины, в диапазоне толщин от 10 до 400 нм зависимость имеет степенной характер. Выявлено, что при увеличении мощности магнетрона Nb от 150 до 550 Вт удельное сопротивление плёнок Nb75Al25 снижается с 337 до 156 мкОм∙см. Для плёнки Nb75Al25 толщиной 350 нм определена критическая температура TC =3,7 К и RRR300/10 = 1,047. В результате отжига в высоком вакууме при температуре 600 °C рентгеноаморфная плёнка Nb75Ge25 толщиной 100 нм, по данным XRD, кристаллизуется с образованием фазы нанокристаллического Nb, при этом сверхпроводящих свойств выше 1,7 К не обнаружено; плёнка толщиной 20 нм после отжига остаётся рентгеноаморфной. Экспериментально показано, что осаждение плёнки Nb80Al20 на нагретую подложку при 600 °C увеличивает ширину и снижает температуру сверхпроводящего перехода с 3,76 до 3,69 К.

Nanoindustry Russia•Jun 30, 2025•0 citations

Туннельные сверхпроводниковые переходы для криогенной системы мультиплексирования

Anton A. Artanov, К. В. Калашников, В. П. Кошелец +1 more

Исследована возможность использования туннельных переходов сверхпроводник–изолятор– сверхпроводник (СИС) в системе мультиплексирования для задания переменного тока через мас- сивы детекторов на краю сверхпроводящего перехода и считывания принимаемого сигнала, а также для задания постоянного тока через массивы сверхпроводящих квантовых интерферометров. Экс- периментально изучена работа СИС-преобразователя частоты при относительно низких рабочих частотах (менее 10 ГГц). Реализованы различные режимы работы; потери преобразования в квази- частичном режиме составили 8 дБ, мощность насыщения по выходу составляет –58 дБм. Показана возможность повышения одновременно нескольких частот входного сигнала. Продемонстрирова- на возможность использования СИС-перехода в режиме источника тока, управляемого внешним высокочастотным сигналом.

Радиотехника и электроника•Jan 1, 2016•0 citations

ФОРМИРОВАНИЕ КОРРЕЛИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЯДЕРНЫХ РЕАКЦИЙ ДЛЯ ЧАСТИЦ НИЗКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ НЕРЕЗОНАНСНОЙ НИЗКОЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЯМЫ

В. И. Высоцкий, М. В. Высоцкий

Рассмотрен метод формирования когерентных коррелированных состояний (ККС) частиц низкой энергии за счет полномасштабной низкочастотной модуляции параметров параболической потенциальной ямы и:(t) = о-’оsinQi, в которой находятся эти частицы. Показано, что такая модуляция в отсутствие случайной силы, действующей на частицу, приводит к быстрому формированию ККС и возрастанию коэффициента корреляции и прозрачности потенциального барьера до предельных значений |r(f)| mа;с -> 1. D -¥ 1. Наличие случайной силы существенно влияет на эволюцию ККС, уменьшая темп роста коэффициента корреляции |r(f)|mа;с (при Q < 10 _’ 4Wи) и ограничивая его на уровне |''г(ос)| таа: < 1 (при Q = (10 _-10 _1)wи). причем величина |/''(ос)| та:с возрастает при уменьшении частоты модуляции и уменьшается при увеличении интенсивности случайной силы. Показано, что при реалистичном соотношении параметров за счет низкочастотной модуляции возможно достижение такой величины |/-|, когда прозрачность потенциального барьера для частиц низкой энергии возрастает в 10 ,и-10 1(ю и более раз. Рассмотрен механизм формирования ККС для заряженных частиц при воздействии на газ или плазму низкого давления низкочастотного магнитного поля. Определено, при каком соотношении напряженности магнитного поля и частоты модуляции, а также температуры и плотности газа (плазмы) рассматриваемый метод может быть использован для оптимизации ядерных реакций при низкой энергии.

Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики•Jan 1, 2014•0 citations

Идентификация оптико-магнитных резонансов, порождаемых в разряде неона когерентными переходами пространственно разнесенных изотопически разных атомов

Э. Г. Сапрыкин

Идентифицированы инфракрасные (ИК) переходы в спектре неона в области 0.76-15.8 μm, порождающие резонансы, обусловленные квадратурной синхронизацией полей пространственно разнесенных изотопически разных атомов. Использование численных методов анализа малоконтрастных ИК резонансов позволило оценить изотопические сдвиги уровней их родительских переходов, ранее неизвестные. Обнаружено изменение знака амплитуды квадратурных оптико-магнитных резонансов при изменении знака изотопического сдвига порождающих их переходов, и зарегистрирована зависимость времени жизни таких когерентных пар атомов от длины волны переходов, демонстрирующая необычный выход на плато при уменьшении длины волны. Предположено, что это обусловлено удлинением времени отклика возбужденных атомов окружения изотопических пар на интерференцию их полей. Ключевые слова: неон, ИК переходы, интерференция полей, когерентные пары атомов.

Оптика и спектроскопия•Dec 9, 2021•0 citations

Отечественные СВЧ интегрально-оптические модуляторы для квантовых коммуникаций

V. M. Petrov, Aleksandr V. Shamrai, И.В. Ильчев +4 more

В статье представлены результаты исследования характеристик интегрально-­оптических модуляторов обоих типов – ​амплитудных и фазовых, разработанных и созданных в ФТИ им. А. Ф. Иоффе совместно с Университетом ИТМО для систем квантовых коммуникаций. Впервые в отечественной практике для изготовления опытных образцов модуляторов были использованы оригинальные технологии формирования оптических волноводов методом термической диффузии ионов титана на кристаллических подложках Х- и Z-срезов ниобата лития и формирования СВЧ электродов бегущей волны на основе гальванического серебра с последующим золочением. Проведена оценка основных эксплуатационных характеристик модуляторов. Выявлено влияние конструкции корпуса и качества сборки модуляторов на их основные параметры.

Photonics Russia•Sep 4, 2020•9 citations
Описана оптимизация существующей технологии изготовления сверхпроводящих пленок и высококачественных туннельных переходов на установке магнетронного распыления. Для расширения частотного диапазона до 1 THz и получения предельных параметров сверхпроводниковых элементов были оптимизированы режимы изготовления пленок Nb, NbN и NbTiN. Для создания приемных элементов на частоты выше 700 GHz туннельные переходы сверхпроводник--изолятор--сверхпроводник Nb/Al--AlN/NbN включаются в микрополосковую линию NbTiN--SiO2-Al. Такие структуры разрабатываются для матричного приемника на телескопе Atacama Pathfinder Experiment и ряда других радиоастрономических проектов. Ключевые слова: сверхпроводимость, туннельные переходы, магнетронное напыление, тонкие пленки.
Экспериментально исследованы режимы работы туннельного перехода сверхпроводник--изолятор--сверхпроводник (СИС) на основе трехслойных структур Nb/AlOx/Nb и Nb/AlN/NbN в качестве гармонического смесителя (для частот порядка 600 и 20 GHz) и преобразователя частоты вверх (в диапазоне 0.1-5 GHz). Проведено сравнение квазичастичного и джозефсоновского режимов смешения. Показано, что в некоторых приложениях, таких как использование СИС-перехода в качестве криогенного гармонического фазового детектора, джозефсоновский режим может быть более предпочтительным, поскольку позволяет реализовать как больший сигнал, так и большее соотношение сигнал/шум по сравнению с квазичастичным. Также показана перспективность использования джозефсоновского режима смешения в системах мультиплексирования сигналов для сверхпроводниковых детекторов. Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ (соглашение N 14.613.21.0046, идентификатор RFMEFI61315X0046).
В работе формируются совместным магнетронным распылением плёнки NbxAl1-x для интегральных сверхпроводниковых однофотонных детекторов. Экспериментально определена зависимость поверхностного сопротивления плёнок Nb-Al от толщины, в диапазоне толщин от 10 до 400 нм зависимость имеет степенной характер. Выявлено, что при увеличении мощности магнетрона Nb от 150 до 550 Вт удельное сопротивление плёнок Nb75Al25 снижается с 337 до 156 мкОм∙см. Для плёнки Nb75Al25 толщиной 350 нм определена критическая температура TC =3,7 К и RRR300/10 = 1,047. В результате отжига в высоком вакууме при температуре 600 °C рентгеноаморфная плёнка Nb75Ge25 толщиной 100 нм, по данным XRD, кристаллизуется с образованием фазы нанокристаллического Nb, при этом сверхпроводящих свойств выше 1,7 К не обнаружено; плёнка толщиной 20 нм после отжига остаётся рентгеноаморфной. Экспериментально показано, что осаждение плёнки Nb80Al20 на нагретую подложку при 600 °C увеличивает ширину и снижает температуру сверхпроводящего перехода с 3,76 до 3,69 К.
Исследована возможность использования туннельных переходов сверхпроводник–изолятор– сверхпроводник (СИС) в системе мультиплексирования для задания переменного тока через мас- сивы детекторов на краю сверхпроводящего перехода и считывания принимаемого сигнала, а также для задания постоянного тока через массивы сверхпроводящих квантовых интерферометров. Экс- периментально изучена работа СИС-преобразователя частоты при относительно низких рабочих частотах (менее 10 ГГц). Реализованы различные режимы работы; потери преобразования в квази- частичном режиме составили 8 дБ, мощность насыщения по выходу составляет –58 дБм. Показана возможность повышения одновременно нескольких частот входного сигнала. Продемонстрирова- на возможность использования СИС-перехода в режиме источника тока, управляемого внешним высокочастотным сигналом.
Рассмотрен метод формирования когерентных коррелированных состояний (ККС) частиц низкой энергии за счет полномасштабной низкочастотной модуляции параметров параболической потенциальной ямы и:(t) = о-’оsinQi, в которой находятся эти частицы. Показано, что такая модуляция в отсутствие случайной силы, действующей на частицу, приводит к быстрому формированию ККС и возрастанию коэффициента корреляции и прозрачности потенциального барьера до предельных значений |r(f)| mа;с -> 1. D -¥ 1. Наличие случайной силы существенно влияет на эволюцию ККС, уменьшая темп роста коэффициента корреляции |r(f)|mа;с (при Q < 10 _’ 4Wи) и ограничивая его на уровне |''г(ос)| таа: < 1 (при Q = (10 _-10 _1)wи). причем величина |/''(ос)| та:с возрастает при уменьшении частоты модуляции и уменьшается при увеличении интенсивности случайной силы. Показано, что при реалистичном соотношении параметров за счет низкочастотной модуляции возможно достижение такой величины |/-|, когда прозрачность потенциального барьера для частиц низкой энергии возрастает в 10 ,и-10 1(ю и более раз. Рассмотрен механизм формирования ККС для заряженных частиц при воздействии на газ или плазму низкого давления низкочастотного магнитного поля. Определено, при каком соотношении напряженности магнитного поля и частоты модуляции, а также температуры и плотности газа (плазмы) рассматриваемый метод может быть использован для оптимизации ядерных реакций при низкой энергии.
Идентифицированы инфракрасные (ИК) переходы в спектре неона в области 0.76-15.8 μm, порождающие резонансы, обусловленные квадратурной синхронизацией полей пространственно разнесенных изотопически разных атомов. Использование численных методов анализа малоконтрастных ИК резонансов позволило оценить изотопические сдвиги уровней их родительских переходов, ранее неизвестные. Обнаружено изменение знака амплитуды квадратурных оптико-магнитных резонансов при изменении знака изотопического сдвига порождающих их переходов, и зарегистрирована зависимость времени жизни таких когерентных пар атомов от длины волны переходов, демонстрирующая необычный выход на плато при уменьшении длины волны. Предположено, что это обусловлено удлинением времени отклика возбужденных атомов окружения изотопических пар на интерференцию их полей. Ключевые слова: неон, ИК переходы, интерференция полей, когерентные пары атомов.
В статье представлены результаты исследования характеристик интегрально-­оптических модуляторов обоих типов – ​амплитудных и фазовых, разработанных и созданных в ФТИ им. А. Ф. Иоффе совместно с Университетом ИТМО для систем квантовых коммуникаций. Впервые в отечественной практике для изготовления опытных образцов модуляторов были использованы оригинальные технологии формирования оптических волноводов методом термической диффузии ионов титана на кристаллических подложках Х- и Z-срезов ниобата лития и формирования СВЧ электродов бегущей волны на основе гальванического серебра с последующим золочением. Проведена оценка основных эксплуатационных характеристик модуляторов. Выявлено влияние конструкции корпуса и качества сборки модуляторов на их основные параметры.