Энергетическая релаксация в примесных металлах, двумерном электронном газе в AlGaAs-GaAs, сверхпроводниковых пленках NbN и детекторы субмиллиметрового и ИК излучения на их основе

• Автор: Чулкова, Галина Меркурьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Электрон-фононное взаимодействие в неупорядоченных металлических пленках и двумерном электронном газе в АЮаАя-СаАя 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 N6, 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 2D-канале AlGaAs-GaAs 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 AlGaAs-GaAs 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

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
Заключение
Приложение
Публикации
Литература

Впервые зависимости Лр(Т) ос Т2, связанные с неупругим электрон-примесным рассеянием, наблюдались в области очень низких температур (<1,ЗК) в сплавах щелочных металлов [27]. В работе [50] Ьее и др. коэффициент В в зависимости Лр-р = ВТ3 , был измерен для К^Шх, и дляК,. х1Мах. Значение длины свободного пробега варьировалось путем изменения, состава сплава, в этом случае трудно точно определить параметры электронной и фононной подсистем с достаточной точностью. Однако; для малых значений х было возможно использовать параметры- чистого К: и1=2.08*103м/с и
1.48*103 м/с, рассчитанные из упругих констант [50]. Уравнение (1.2.3) предсказывает значение .6=7*10"6 К'2, что находится в хорошем согласии со значением, полученным экспериментально, для К:№ (В=7*10’бК'2);

экспериментальное значение величины В для К:Бч.Ь В=8,5х10т К' может быть объяснено большой концентрацией Шэ, который имеет меньшую температуру Дебая; по’сравнению с той, что используется в расчете.
Впервые целенаправленные исследования интерференционной1 поправки к сопротивлению, связанной с электрон-фонон-примесным рассеянием, проводились в работе [28] при- измерении температурных зависимостей сопротивления тонких пленок золота (толщиной 100-400А). Пленки золота -это очень удобная система для изучения различных вкладов в сопротивление, потому что температурная зависимость чистого золота хорошо известна, а локализационный и электрон-электронный вклады интенсивно изучались. Температурная зависимость сопротивления измерялась в широком диапазоне ЗОтК-ЗООК. Было показано, что в достаточно широкой области температур 1-20К (Рис. 1.3) наблюдаемый вклад Др(Т)~Т2. Относительная поправка Др/р0 не зависит от остаточного сопротивления р0, а, следовательно, и от длины свободного пробега электронов, что однозначно позволяет связать его с электрон-фонон-примесной интерференцией. Значения Др1т неплохо
согласуются с теорией [25] (См. Таблицу 1,1).