Технология изготовления сверхпроводниковых болометров терагерцового диапазона частот

• Автор: Кузьмин, Артем Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01, 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕРАГЕРЦОВЫЕ ПРИЕМНИКИ ДЛЯ РАДИОАСТРОНОМИИ.

1.1 Введение. .

1.2 Типы терагерцовых сверхпроводнпковых приемников.

1.3 Задачи диссертационного исследовании ммммминнижиимннммнмаиннммммминжммна .

1.4 Тонкие сверхпроводящие пленки титана для терагерцовых приемников

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ КРИОГЕННЫХ БОЛОМЕТРОВ С СКП ИЗ ТИТАНА

2.1 Введение мшимииншииИМинжинннмммшиминммтммммчниимммм ..

22 I 1ОСТН0ВК1 ЗПДПЧК ИМНтНМНИМИИИМИМИМММММММММММММММНММИИМММММИМН

2.3 Методика и оборудование. ммммининжнммиммнмиимнминтнммн

2.3.1 Установка магнетронного напыления
.2. Электроннолучевая литография
2.3.3 Резисты и методики формирования функциональных слоев.
2.3.4 Жидкостное травление пленок титана
2.3.5 Теневые маски
2.3.6. Установка для низкотемпературных измерений
2.4 Напыление гонких свсрхпроволииковмх пленок титана тииинммммимииниииииниимимим
2.4.2 Экспресс метод измерения критической температуры тонких титановых пленок.
2.4.2 Исследование морфологии титановых пленок в РЭМ.
2.5 Изготовление методом i и исследование тестовых титановых мостиков
2.6 Описание технологического процесса изготовления одиночного приемного элемента.
2.6.1 Технологическая карта изготовления чипа одиночного приемного злсмсгта.
2.6.2 Низкотемпературные измерения готовых чипов.
2.7 Изготовление тестовых титановых мостиков методом жидкостного травления
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕОХЛАЖДАЕМЫХ НИОБИЕВЫХ БОЛОМЕТРОВ
3.1. Введение.
3.2. Описание концепции применения.
3.3. Описание принципа работы
3.3.1. Принцип работы. Электрическая вольтваттная чувствительность
3.3.2. Обоснование методики измерения электрической чувствительности болометра и основных параметров.
3.4. Электрические измерения параметров болометра
3.6. Заключение .
ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЕ КРИОГЕННОГО УЛЬТРАШИРОКОПОЛОСНОГО ЯС ФИЛЬТРА
4.1 Введение. .. .
4.2 Моделирование частотных характеристик конденсатора ИЗ
4.3 Моделирование частотных характеристик витой пары.
4.4 Моделирование частотных характеристик фильтра
4.5 Изготовление фильтра .
4.5.1 Цифровой шаблон тонкопленочного конденсатора.
4.5.2 Описание технологического процесса изготовления тонкопленочного конденсатора.
4.5.3 Корпусированис и монтаж компонент
4.6 Экспериментальное исследование частотных характеристик тестовых фильтров.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Такие фильтры могут быть выполнены на одном чипе с приемным элементом и работать при сверхнизкой температуре в непосредственной близости от болометра. Разработана технология изготовления неохлаждаемых ниобиевых тонкопленочных микроболометров на теплоизолирующей подложке из диоксида кремния с чувствительностью В/Вт и NEPU/* КГ Вт-Гц-,/2. Разработана технология изготовления, изготовлен и исследован новый ультраширокополосный криогенный фильтр низких частот с полосой 0,1 - ГГц на основе тонкопленочного конденсатора и витой пары из манганина с Si2 = - дБ на частоте 1 ГГц предназначенные для эффективного подавления шумов и наводок в цепях смещения криогенных болометров. Работы были выполнены A. A. Кузьминым в соавторстве с сотрудниками лаборатории сверхпроводниковых терагерцовых болометров в ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН. Автором оптимизирована разработанная С. В. Шитовым топология сверхпроводникового интегрального приемного элемента для полного формирования методом электронно-лучевой литографии, совместно с А. Г. Коваленко и A. C. Ильиным разработана методика их изготовления. Автор принимал участие в проведенных И. А. Коном низкотемпературных измерениях болометров и в обсуждении полученных результатов. Конструкция неохлаждаемых ниобиевых болометров была разработана A. B. Уваровым, а конструкция криогенного ультраширокополосного фильтра низких частот на основе тонкопленочного конденсатора и витой пары - С. Шитовым и О. В. Корюкиным. Технология изготовления ниобевых болометров и RC-фильтра разработаны A. A. Кузьминым. Совместно с A. B. Уваровым автор проводил измерения электрических характеристик неохлаждаемых болометров. Измерение характеристик RC-фильтра автор проводил лично. The Conference on Millimeter and Submillimeter Detectors and Instrumentation for Astronomy (part of “The SPIE Symposium on Astronomical Telescopes and Instrumentation: Synergies Between Ground and Space”), Marseille, France, - June . International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, California Institute of Technology in Pasadena, California, USA, - September . Международная научно-техническая конференция «Нанотехнологии и наноматериалы», МГОУ, Москва, - марта, 1 апреля г. III Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь», ИРЭ РАН, Москва, - октября г. Публикации. Основные результаты исследований отражены в 6 работах (2 статьи в журналах, входящих в Перечень изданий, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ, 4 тезиса всероссийских и международных конференций), список которых приведен в конце автореферата. Общий объем, опубликованных по теме диссертации работ составил стр. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений, списка публикаций по теме диссертационной работы и списка цитированной литературы из наименований. Глава 1. Первая глава носит обзорный характер. В ней дан краткий обзор области применения чувствительных приемников терагерцового диапазона в астрофизике. Важным объектом исследования в этой области является реликтово излучение. Оно имеет чернотсльпый спектр с температурой - 2,7 К, что соответствует терагерцовому диапазону частот. Измерения анизотропии реликтового излучения уже показали [6] - [8], что геометрия вселенной является Евклидовой, позволили измерить важные космологические параметры с лучшей па сегодняшний день точностью и, таким образом, подтвердить космологическую модель Вселенной с преобладанием темной энергии (—% от общей массы) и значительным количеством (-% от общей массы) темной материи. Вселенной (времена —*' с) и о физике элементарных частиц на масштабах энергии Великого Объединения [9] - []. Так же наблюдение рассеяния реликтового излучения при прохождении кластеров галактик (эффект Сюняева-Зельдовича) позволит обнаруживать [] их на всех, даже самых удаленных расстояниях. Другим важным направлением исследований является изучение излучения межзвездной пыли в галактиках. Недавно было показано, что видимое излучение от некоторых самых ранних и удаленных галактик не доходит до Земли, а поглощается пылью и переизлучается в менее высокочастотном диапазоне, в том числе в миллиметровом и субмиллиметровом.