Квантовая эффективность и темновой счет NbN сверхпроводникового инфракрасного однофотонного детектора

• Автор: Корнеев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Список сокращений
Глава 1. Обзор литературы и постановка задачи
1.1 Современные одпофотонные детекторы
1.2 Однофотонный сверхпроводниковый детектор на основе тонкой
^ пленки КЬК
1.3 Выбор объекта исследования и постановка задачи
Глава 2. Изготовление образцов и методика эксперимента
2.1 Технология изготовления и методы отбора образцов
2.2 Описание экспериментальной установки и методики измерений
2.3 Калибровка мощности для определения квантовой эффектив-ности
2.4 Особенности методики измерения скорости темпового счета
2.5 Выводы
Глава 3. Механизм возникновения однофотонного отклика в тонких сверхпроводящих пленках
3.1 Формирование и развитие горячего пятна в тонкой сверхпроводящей пленке при поглощении фотона
3.2 Одпофотонпый и многофотонпый процессы детектирования топкой сверхпроводящей пленкой
3.3 Выводы

Глава 4. Квантовая эффективность сверхпроводникового однофотонного детектора
4.1 Эффект однофотонного детектирования
4.2 Зависимость числа фотоотсчетов от транспортного тока
4.3 Зависимость квантовой эффективности от толщины пленки
4.4 Выводы
Глава 5. Скорость темпового счета и эквивалентная мощность шума
5.1 Зависимость скорости темпового счета от транспортного тока
5.2 Эквивалентная мощность шума
5.3 Применение
5.4 Выводы
Заключение
Список публикаций автора
Литература

Список сокращений
ВАХ — вольт-амперная характеристика ИК — инфракрасный ЛФД (APD) — лавинный фотодиод ФЭУ (РМТ) — электровакуумный фотоумножитель TES — Transition Edge Sensor (детектор, работающий на сверхпроводя щем переходе)
STJ — Superconducting Tunnel Junction (детектор на основе сверхпрово дящего туннельного контакта)
SSPD — сверхнроводниковый однофотонный детектор Т — температура
Те — температура электронной подсистемы
Тс — критическая температура
1С — критический ток
гі — квантовая эффективность
Nc — число фотонов, попавших па детектор
Nine — число фотоотсчетов детектора
R,ik — скорость темпового счета
NEP — эквивалентная мощность шума (Noise Equivalent Power)
Ttls — джиттер
d — толщина пленки
w — ширина сверхпроводящей полоски
D — коэффициент диффузии
Lth — длина термализации
Tth — время термализации
где тер — время электрои-фопонного взаимодействия, тС8 ~ время выхода фо-HOIIOB В подложку, Се И Ср — электронная и фонопиая удельные теплоемкости соответственно.
Предполагая, что диффузия и термализация не зависят друг от друга, а также что фотон был поглощен в момент времени t = 0, решение уравнения (3.5) получается в виде:
где М(і) — зависящий от времени коэффициент размножения квазичастиц. Максимальное значение К, которого достигает М(і.) при термализации, обычно называется квантовым выходом. Это максимальное число квазичастиц, созданных одним фотоном. Очевидно, К < /ш/Д. Если температура Т близка к Тс, и энергия фотона не велика, достаточно точные количественные результаты для М(Ь) могут быть получены из приближенного выражения:
А-т = Кэ КС1.(1-е-(/т"‘), (3.8)
где Кэксп — экспериментальное значение квантового выхода. Радиус нормального цилиндрического пятна определяется условием:
С(гп,1) = Сп, (3.9)
где Сп = N(0)кі,Т(. — равновесная концентрация квазичастиц при температуре перехода, и N(0) — плотность состояний в нормальном металле на уровне Ферми.
В качестве примера, применим рассмотренную модель к детекторам, исследованным в настоящей работе. Хотя вычисления проводятся для нитрида ниобия, модель пригодна и для других грязных сверхпроводников второго рода таких, как ниобий, свинец, или соединений А3В5. Параметры ІМЬМ, ко-