Гетеродинное преобразование частоты субмиллиметрового излучения в сверхпроводящих пленках NbN и двумерном электронном газе гетероструктур AlGaAs/GaAs

В последние годы неуклонно растет интерес к созданию чувствительных приемных устройств субмиллиметрового диапазона длин волн. Приемные системы этого диапазона, в частности, необходимы для проведения различного рода радиоастрономических наблюдений и исследования атмосферы Земли. Кроме этого, использование таких приемников возможно в медицине, пожарной охране, системах навигации, охранных системах и т. д.

Изучение Вселенной происходит, главным образом, на основании исследования ее электромагнитного излучения. Визуальное наблюдение за объектами Вселенной лежало в основе астрономии. Значительный прогресс в этой области науки был достигнут благодаря изобретению телескопа и применению фотографических методов астрономических наблюдений. Долгое время информацию о строении Вселенной получали лишь в сравнительно небольшом оптическом диапазоне, имеющем ширину около одной октавы (0.40.8 мкм). Лишь в прошлом веке начались проводиться астрономические наблюдения в смежных диапазонах длин волн. В настоящий момент изучение космических объектов происходят в различных областях электромагнитного спектра Вселенной от радиоволн до гамма излучения.

С начала 30-х годом прошлого века, астрономические наблюдения стали проводиться в радиодиапазоне, положив начало радиоастрономии. За годы своего развития радиоастрономия обогатила человечество знаниями о природе явлений, происходящих внутри космических объектов и окружающего пространства. По мере развития технологии появилась возможность проводить измерения в ранее недоступной субмиллиметровой (субмм) и дальней инфракрасной (дальняя ИК) области спектра с длинами волн от 100 до 1000 мкм (300 ГГц-3 ТГц), именуемой терагерцоеым диапазоном. Процессы, связанные с формированием звезд и галактик сопровождаются интенсивным ультрафиолетовым излучением, нагревающим окружающую «холодную» среду. Таким образом, области Вселенной, в которых протекают процессы звездообразования, как правило, окружены облаками газов с большей температурой и концентрацией, чем «холодное» межзвездное вещество. Интенсивность и спектральный состав излучения подобных областей звездного неба содержит в себе информацию о процессах, происходящих при образовании новых звезд и галактик. В этом диапазоне спектр излучения Вселенной включает в себя порядка 40 тысяч отдельных линий, но на сегодняшний день произведено наблюдение только нескольких тысяч из них [1,2]. В силу того, что в основном исследуемые объекты имеют температуру порядка 30 К, максимум их спектра излучения находится именно в этих областях спектра. По данным, полученным в рамках проекта NASA Cosmic Background Explorer (СОВЕ), излучение, приходящееся на субмиллиметровый и дальний инфракрасный диапазоны, составляет около половины регистрируемой яркости наблюдаемых галактик, включая Млечный путь [3]. Характерные линии излучения атомов и молекул, таких как С+ (1.9 ТГц) — самой яркой линии в Млечном пути в терагерцовом диапазоне, воды, СО могут дать исчерпывающую информацию об областях формирования звезд.

Проведение радиоастрономических наблюдений с поверхности Земли в терагерцовом диапазоне частот затруднено слабой прозрачностью атмосферы, которая в основном обусловлена поглощением излучения парами воды. Для проведения исследований с поверхности Земли на частотах близких к 1 ТГц и выше возможно использовать только так называемые окна прозрачности с относительно высоким коэффициентом пропускания [1,4]. На сегодняшний день только начинается освоение окон прозрачности около 1.03, 1.35 и 1.5 ТГц. Стоит отметить, что коэффициент пропускания атмосферы в лучшие дни достигает значения не больше 40% в высокогорных областях плато Атакама (5525м над уровнем моря), Чили [4,5]. Условия проведения наблюдений вынуждают создавать радиообсерватории в труднодоступных высокогорных районах или с базированием на самолете, воздушном шаре или искусственном спутнике. В настоящее время существует несколько крупных международных проектов по созданию как наземных обсерваторий: APEX [6,7] ALMA [8], так и обсерваторий размещенных на борту самолета SOFIA[9], воздушного шара TELIS [10], а так же космического аппарата: HERSHEL [11], SPIRIT [12]. В ближайшем будущем с их помощью будет собираться информация о космических объектах Вселенной.

Вращательные* переходы молекул некоторых газов, находящихся в атмосфере и верхней тропосфере, таких как вода, кислород (озон), окись хлора, соединения азота могут служить для мониторинга целостности и причин разрушения озонового слоя, глобального потепления и загрязнения атмосферы.

В последнее десятилетие активно развивается направление, связанное с получением изображений в субмиллиметровом диапазоне длин волн. Использование субмиллиметровых тепловизоров позволяет избежать трудностей, связанных с поглощением инфракрасного излучения в различных средах, и получать всепогодные навигационные системы, значительно расширить использование тепловизоров в медицинских целях, получая информацию не только с поверхности, но и из более глубоких слоев человеческого тела. Одним из важных потенциальных применений является также использование субмиллиметровых тепловизоров в системах охраны и контроля, так как они способны к точному отображению, как металлического и неметаллического оружия, так и пластиковых взрывчатых веществ, наркотических препаратов, спрятанных под одеждой.

Прогресс в разработке и создании приемных элементов для терагерцового диапазона происходит быстрее, чем в других областях субмиллиметровых технологий (например, в разработке источников t> излучения). Интерес представляет не только рекордные параметры таких приборов, но и фундаментальные исследования природы физических процессов в используемых материалах. Применение тех или иных типов приемников зависит непосредственно от поставленных задач.

На частотах ниже 100 ГГц чувствительность приемников излучения не является критическим параметром отбора, потому что принимаемое электромагнитное излучение можно предварительно усилить при помощи малошумящих полупроводниковых усилителей [13]. На более высоких частотах предварительное усиление сопряжено со значительными трудностями, поэтому чувствительность является решающим критерием отбора приемников.

В ряде задач, где не требуется высокого разрешения, оправдано применение приемников прямого детектирования (некогерентных). Чувствительность таких приемников увеличивается при увеличении частотной полосы приема и времени интегрирования [14].

В качестве приемников прямого детектирования используются, например, разные виды болометров, работающие как при комнатной температуре, так и в криостатных системах при низких температурах вплоть до нескольких десятков милликельвин. Для последних, значение мощности эквивалентной шуму (NEP) может составлять 10″ 13 -10″ 19 Вт/Гц172 [15,16]. Частотная полоса таких приемников определяется входными оптическими фильтрами и обычно составляет 50−100 ГГц [17].

В спектроскопии высокого разрешения применяются гетеродинные приемники (когерентные). Одним из основных элементов такого приемника является нелинейный элемент, который смешивает сигнальное излучение малой мощности, улавливаемое антенной, с излучением большой мощности на близкой частоте, подаваемым на смеситель от местного генератора (гетеродина). На выходе смесителя образуется сигнал на разностной частоте, который после усиления малошумящим усилителем регистрируется измерителем мощности.

До недавнего времени в терагерцовом диапазоне в качестве приемного элемента использовались только диоды Шоттки, работающие в широком диапазоне температур [18,19,20]. Тем самым они становились удобным вариантом бортового приемника, несмотря на резкое ухудшение чувствительности с ростом частоты. Улучшение отношения сигнала к шуму добивались путем увеличения постоянной времени измерения. Однако большим недостатком смесителей на диоде Шоттки является также большая требуемая мощность гетеродина (порядка милливатта), что предполагает использование громоздких, с большим энергопотреблением газовых лазеров, в то время как в практических гетеродинных приемниках обычно используют компактные гетеродинные источники (например, диод Ганна с умножителями или полупроводниковые лазеры) с выходной мощностью несколько микроватт.

Значительный прогресс был достигнут с разработкой малошумящих смесителей, использующих туннельный переход «сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник» (СИС) [21,22,23]. Он состоит из двух сверхпроводников, разделенных ультратонким (несколько атомных слоев) слоем диэлектрика. Данный тип гетеродинного приемника сочетает предельно низкую шумовую температуру близкую к квантовому пределу с широкой полосой промежуточных частот, а также требует малой мощности гетеродина и отличается стабильностью к ее флуктуациям в процессе измерений. Однако шумовая температура СИС смесителя испытывает значительный рост, когда частота излучения превышает величину энергетической щели сверхпроводящего материала, из которого он изготовлен (порядка 0.7 ТГц для ниобия).

В 60-х годах прошлого века были проведены первые эксперименты по разработке смесителей на эффекте электронного разогрева. Смеситель на эффекте разогрева электронов в резистивном состоянии сверхпроводников [24,25] обладающий хорошей чувствительности наряду с достаточно широкой полосой частот преобразования, а также требует малой мощности гетеродина при субмикронных размерах чувствительного элемента. Он является весьма перспективными приемным элементам для терагерцового диапазона частот, так как он не имеет частотных ограничений по механизму смешения [26] и не содержит реактивной компоненты, что облегчает задачу согласования смесителя с различными типами квазиоптических антенн.

Этот новый класс приборов, называемый в научной литературе hot-electron bolometer (НЕВ) появился в результате проведенных исследований энергетической релаксации электронов в разупорядоченных металлах и сверхпроводниках [27,28,29]. Данные исследования показали что, эффект электронного разогрева реализуется в сверхпроводниковой плёнке, находящейся в резистивном состоянии, под воздействием электромагнитного излучения. Если размер пленки много больше длины свободного пробега электрона, а время электрон-фононного взаимодействия тер^ больше времени электрон-электронного взаимодействия, тее, то энергетическое распределение квазичастиц (будем в дальнейшем говорить об электронах, в отличие от куперовских пар) соответствует распределению Ферми с эффективной электронной температурой 0, вообще говоря, отличной от её равновесного значения. Время релаксации электронной температуры, г®-, определяет инерционность болометра на горячих электронах, а значит, и полосу промежуточных частот (ПЧ) НЕВ смесителя. Время т0 зависит как от материала сверхпроводника, так и от геометрии самого смесителя.

Заметим, что перевод пленки в резистивное состояние может произойти под воздействием многих факторов — сильного магнитного поля, внешнего высокочастотного излучения, повышения температуры. В последнем случае, может быть реализован прямой детектор на эффекте электронного разогрева со значением NEP-IO-19Вт/Гц'/з при Т=0.3 К. [16,30].

Итак, если на пленку в резистивном состоянии действует электромагнитное излучение, то его энергия перераспределяется посредством электрон-электронного взаимодействия по электронной подсистеме, вызывая повышение ее температуры. Энергия от «разогретых» электронов, благодаря электрон-фононному взаимодействию, передается фононам с характерным временем Тф, причем неравновесные фононы, не нагревая фононной подсистемы, будут выходить из пленки в подложку. Описанный канал охлаждения электронной подсистемы называется фононным и реализуется в случае «грязных» разупорядоченных плёнок с малым временем т. е.е. Фононы играют роль термостата и тем более эффективно, чем больше фононная удельная теплоёмкость по сравнению с электронной удельной теплоёмкостью (с/се), и чем быстрее «горячие» фононы уходят из плёнки в подложку за время те5С. Полоса ПЧ смесителей с фононным каналом охлаждения будет определяться взаимным соотношением с/се, времен те5С и т. е. ер, достигая нескольких ГГц [31].

Для чистых пленок с большим коэффициентом диффузии электронов D, можно реализовать диффузионный канал охлаждения электронов [32,33]. В этом случае длина чувствительного элемента смесителя L должна быть много меньше длины диффузии L<

Nb или А1 склонны к быстрому окислению. Далее в обзоре литературы мы в основном будем касаться только первого указанного типа НЕВ смесителей.

Смеситель на эффекте электронного разогрева осуществляет нелинейное инерционное преобразование частоты [27,28,29,35]. Высокая чувствительность такого смесителя обусловлена большой температурной крутизной сопротивления при температуре сверхпроводящего перехода. Скорость остывания электронной подсистемы задает ширину полосы преобразования. В работах [24,26] было предложено использовать пленки Nb и NbN для создания смесителей супергетеродинных приемников.

Изменение объема смесительного элемента не влияет на эффективность преобразования, но приводит лишь к изменению требуемой оптимальной мощности гетеродина и джоулевой мощности тока смещения. В силу ограниченности выходной мощности (до нескольких мкВт на частотах выше 1 ТГц) существующих твердотельных источников, которые обычно применяются в реальных приемных системах (лазер или лампа обратной волны — реже), возможность уменьшения размеров смесителя выглядит очень перспективно.

Расширение полосы ПЧ для НЕВ смесителей с фононным каналом охлаждения может быть достигнуто с использованием ультратонких пленок толщиной в единицы нанометров, а также с использованием подслоев для улучшения акустического согласования пленки с подложкой. Существующие методы напыления позволяют производить высококачественные пленки нитрида ниобия толщиной 3−4 нм.

Согласование смесительного элемента с принимаемым электромагнитным излучением реализуется использованием квазиоптической или волноводной схем. В последнем случае, подложка из тонкого кристаллического кварца со смесителем и фильтрами располагается в короткозамкнутой волноводной секции, со скалярной рупорной антенной [36]. В рамках данного исследования смесителей нас интересовали квазиоптические.

НЕВ смесители с фоноииым каналом охлаждения. В этом случае согласование с высокочастотным излучением осуществляется посредством диэлектрической эллиптической или вытянутой сферической линзы. Выбор кристаллического кремния в качестве материала линзы и подложки сделан ввиду хорошей прозрачности этого материала в терагерцовом диапазоне частот, а также стойкости его к внешней среде. Альтернативным материалом является оксид магния MgO, но на частотах выше 3 ТГц его прозрачность заметно ухудшается. Кроме того, за сравнительно короткое время MgO сильно изменяет свои характеристики благодаря значительному поглощению атмосферной влаги.

Значение полосы ПЧ квазиоптических смесителей, изготовленных на основе пленки NbN толщиной 2.5−3.5 нм, осажденной на сапфировую подложку достигает 4 ГГц [37], но этого не всегда достаточно для проведения радиоастрономических наблюдений, где в тракте ПЧ обычно используют малошумящие усилители с рабочей полосой 4−8 ГГц.

Таким образом, вопрос расширения полосы преобразования квазиоптических NbN смесителей с фононным каналом охлаждения, которые имели бы низкую шумовую температуру и требовали малой оптимальной мощности гетеродина, является весьма актуальным для практической радиоастрономии, в частности из-за доплеровского уширения спектральных линий при наблюдении быстро двигающихся объектов. Кроме того, в связи с ограниченностью перестройки частоты гетеродинных источников излучения терагерцового диапазона, большее значение полосе преобразования дает возможность расширить детектируемый частотный диапазон.

К началу диссертационного исследования полученная шумовая температура квазиоптических NbN смесителей на частотах 0.75, 1.4, 2.5, 3.1 и 4.2 ТГц составила 600 К, 2200 К, 2900 К, 4000 К и 5600 К [38]. Полоса ПЧ такого смесителя не превышала 3−4 ГГц. Позднее в работе [39] для смесителей была получена шумовая температура 1500 К на частоте гетеродина 2.5 ГГц.

Инструментом для решения задач, не требующих высокой чувствительности, могут послужить полупроводниковые смесители на электронном разогреве. Такие смесители обладают большим быстродействием под влиянием режима баллистического транспорта, который реализовывается в структурах с длинами L<10 мкм [40], а так же могут использоваться при температуре кипения жидкого азота, где за счет электрон-фононного взаимодействия с участием оптических фононов полоса промежуточных частот может достигать 3.5 ГГц[41 ].

Другим важнейшим аспектом исследования двумерных электронных систем является возможность их практического применения для создания к различных электронных приборов. К таким новым электронным приборам относятся биполярные транзисторы на гетеропереходах [42,43], селективно легированные транзисторы с высокой подвижностью электронов [44,45], светоизлучающие структуры [46,47] и др.

Большой интерес представляют работы, связанные с изучением электрон-фононного взаимодействия в двумерном слое на границе гетероперехода AIGaAs/GaAs. В этом материале достигнуты максимально возможные подвижности по сравнению с другими двумерными структурами, что позволяет с большой точностью изучать электрон-фононное взаимодействие при энергетической релаксации двумерных носителей. Теоретические и экспериментальные исследования электрон-фононного взаимодействия в гетеропереходах AIGaAs/GaAs ведутся уже много лет [48,49,50]. Однако, получаемые результаты зачастую противоречивы. Существующие экспериментальные методы определения времени энергетической релаксации основаны в основном на измерении подвижности двумерных носителей или мощности энергетических потерь и являются косвенными методами. Прямые измерения в квазиравновесных условиях времени энергетической релаксации, определяемого только неупругим взаимодействием электронов с фононами и не зависящего от упругого рассеяния на примесях, дают возможность повысить точность измерений и существенно улучшить понимание процессов электрон-фононного взаимодействия.

Из данного короткого обзора можно сделать вывод о том, что параметры существующих приемников, такие как чувствительность, требуемая мощность гетеродина и полоса промежуточных частот, в терагерцовом диапазоне не достаточны для решения некоторых важных практических задач. Актуальность настоящей работы связана с необходимостью создания и детального исследования чувствительных когерентных приемников терагерцового диапазона.

Целью данной диссертационной работы является исследование квазиоптических смесителей из ультратонких сверхпроводящих пленок NbN на эффекте электронного разогрева, работающих в терагерцовом диапазоне частот, которые наряду с высокой чувствительностью имели бы широкую полосу промежуточных частот, требовали малой мощности гетеродина и могли быть применены в практическом гетеродинном приемнике. Еще одной целью было исследование полосы преобразования полупроводникового AlGaAs/GaAs смесителя в магнитном поле перпендикулярном 2D плоскости.

Объектом исследования являлись квазиоптические смесители, изготовленные из пленок NbN толщиной 2−4 нм, осажденных на подложки из оксида магния и кремния как с буферным подслоем MgO так и без него, а также волноводные смесители на основе гетероперехода AlGaAs/GaAs с двумерной квантовой ямой.

Исследование шумовых характеристик квазиоптических смесителей проводилось на частотах 0.8 ТГц, 2.5 ТГц и 3.8 ТГц. Измерение полосы преобразования смесителей проводилось на частотах 0.8 ТГц и 0.9 ТГц как по стандартной методике с двумя монохроматическими источниками, так и по оригинальной методике с использованием смены холодной и горячей нагрузки внутри криостата.

Измерения частотных характеристик AlGaAs/GaAs смесителя производились на частотах 135- 145 ГГц в диапазоне магнитных полей 0−4 Тл.

В ходе работы были получены следующие новые научные результаты:

1. Исследованы квазиоптические смесители субмиллиметрового диапазона длин волн на эффекте электронного разогрева с фононным каналом охлаждения из сверхпроводящих пленок NbN толщиной 2−4 нм с использованием подслоя MgO толщиной 200 нм.

2. Впервыепроведены измерения шумовой температуры NbN смесителя на установке, где в качестве гетеродинного источника был использован газоразрядный лазер на парах воды.

3. Впервые определена величина погрешности измерения чувствительности смесителя за счет эффекта прямого детектирования. Предложен способ минимизации данного эффекта путем использования охлаждаемого фильтра на основе металлической сетки.

4. Показана возможность расширения полосы преобразования квазиоптических смесителей, изготовленных из сверхпроводящей пленки NbN толщиной 2 нм, до 5.2 ГГц. Получение пленки NbN такой толщины на кремниевой подложке с критической температурой 9.2 К стало возможным, благодаря применению подслоя оксида магния между пленкой и подложкой.

5. Показано, что квантование энергии электронов в магнитном поле приводит к снижению эффективности электрон-фононного взаимодействия и резкому уменьшению полосы ПЧ полупроводникового AlGaAs/GaAs смесителя. Время энергетической релаксации в магнитном поле, превышающем 1 Тл, осциллирует подобно осцилляциям сопротивления Шубникова-де Гааза. Выделены интервалы магнитных полей, в которых доминируют различные механизмы энергетической релаксации.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Квазиоптические смесители на кремниевой подложке с подслоем MgO на основе пленки NbN толщиной 3−4 нм имеют двухполосную шумовую температуру 1300 К на частоте излучения гетеродина 2.5 ТГц.

2. Величина погрешности определения шумовой температуры NbN смесителей под влиянием эффекта прямого детектирования определяется объемом смесительного элемента и входной полосой приемника, и может быть значительно уменьшена путем применения охлаждаемого узкополосного фильтра с максимумом пропускания на частоте гетеродинного источника.

3. Значение полосы промежуточных частот квазиоптических смесителей на основе NbN пленки толщиной 2 нм, осажденной на подложку из кремния с применением подслоя MgO, в оптимальном по шумовым характеристикам режиме достигает 5.2 ГГц и возрастает с увеличением напряжения смещения.

4. Квантование энергии двумерных электронов в гетероструктурах AlGaAs/GaAs в магнитном поле приводит к снижению эффективности электрон-фононного взаимодействия и резкому сужению полосы преобразования смесителя на их основе. При В~1 Тл ширина полосы ПЧ исследуемых смесителей уменьшается на порядок по сравнению со случаем В=0, при температуре Т=4.2 К.

5. В условиях слабой неравновесности релаксация электронной температуры в гетероструктурах AlGaAs/GaAs в магнитном поле, перпендикулярном 2D плоскости, осуществляется как за счет электронных переходов внутри уровня Ландау, так и межуровневых переходовдля гетероструктур AlGaAs/GaAs с концентрацией ns=5.2−10u см2 при температуре Т=4.2 К электрон-фононные переходы внутри уровня Ландау преобладают в области больших магнитных полей (фактор заполнения v<4) — вклад электронфононных переходов между уровнями Ландау проявляется в области магнитных полей соответствующих v>4;

Практическая значимость работы подтверждена использованием разрабатываемых НЕВ смесителей в ряде международных проектов ориентированных как на радиоастрономические наблюдения (APEX [6,7] ALMA [8], HERSHEL [11], SPIRIT [12]), так на исследование атмосферы Земли (SOFIA [9], TELIS [10]).

Полученные знания об электрон-фононном взаимодействии в двумерных структурах могут быть использованы при разработке различных полупроводниковых приборов с 2DEG. Измеренная полоса преобразования AlGaAs/GaAs смесителя определяет инерционность детекторов и смесителей терагерцового диапазона на электронном разогреве.

Итак, основные результаты диссертации:

1. Созданы квазиоптические смесители субмиллиметрового диапазона длин волн на эффекте электронного разогрева с фононным каналом охлаждения из сверхпроводящих пленок NbN толщиной 2−4 нм с использованием подслоя MgO толщиной 200 нм;

2. Проведены измерения шумовой температуры NbN смесителя с подслоем MgO. Лучшее значение шумовой температуры приемника на частоте гетеродина 2.5 ТГц составило 1300 К;

3. Впервые в качестве гетеродинного источника при измерениях шумовой температуры был использован газоразрядный лазер на парах воды;

4. Впервые определена величина погрешности измерения чувствительности смесителя в лабораторных условиях за счет эффекта прямого детектирования. Предложен способ минимизации данного эффекта путем использования охлаждаемого фильтра на основе металлической сетки;

5. Показана возможность расширения полосы преобразования квазиоптических смесителей, изготовленных их сверхпроводящей пленки NbN толщиной 2 нм, до 5.2 ГГц. Получение пленки NbN такой толщины на кремниевой подложке с критической температурой 9.2 К стало возможным, благодаря о применению подслоя оксида магния между пленкой и подложкой;

6. Квантование энергии двумерных электронов в гетероструктурах AlGaAs/GaAs в магнитном поле приводит к снижению эффективности электрон-фононного взаимодействия и резкому сужению полосы преобразования смесителя на их основе. При В~1 Тл ширина полосы ПЧ исследуемых смесителей уменьшается на порядок по сравнению со случаем В=0, при температуре Т=4.2 К;

7. В условиях слабой неравновесности релаксация электронной температуры в гетероструктурах AlGaAs/GaAs в магнитном поле, перпендикулярном 2D плоскости, осуществляется как за счет электронных переходов внутри уровня Ландау, так и межуровневых переходовдля У гетероструктур AlGaAs/GaAs с концентрацией п$=5.2−10 см при температуре Т=4.2 К электрон-фононные переходы внутри уровня Ландау преобладают в области больших магнитных полей (v<4) — вклад электрон-фононных переходов между уровнями Ландау проявляется в области магнитных полей соответствующих v>4.

В завершение работы автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю профессору Гольцману Григорию Наумовичу за предложенную тему работы, внимательное руководство, ценные советы и замечания на протяжении всей работыблагодарен Смирнову К. В. за помощь v на начальном этапе работы и постоянное участие на всем ее протяжении. Большое значение для автора имели помощь в эксперименте и обсуждении полученных результатов с Антиповым С. В., Финкелем М. И. и Масленниковым С.Н.

Автор признателен всему коллективу сотрудников и аспирантов Учебно-научного радиофизического центра МПГУ.

Список публикаций автора:

1. К. В. Смирнов, Н. Г. Птицына, Ю. Б. Вахтомин, А. А. Веревкин, Г. Н. Гольцман, Е. М. Гершензон Энергетическая релаксация двумерных электронов в режиме квантового эффекта Холла //Письма в ЖЭТФ, т.71, 2000, № 1, ссAi-52.

2. S.I. Svechnikov, S. V Antipov, Yu.B. Vachtomin, G.N. Gol’tsman, S.I.

Cherednichenko, E.M. Gershenzon, M. Kroug, E. Kollberg Conversion and noise bandwidths of terahertz NbN hot-electron bolometer mixers //Physics of Vibrations, vol. 9, 2001, № 3, pp.205−210.

3. S.V. Antipov, S.I. Svechnikov, К. V. Smirnov, Yu.B. Vachtomin, M.I. Finkel G.N. Gol’tsman, E.M.Gershenzon Noise temperature of quasioptical NbN Hot Electron Bolometer mixer at 900 GHz //Physics of Vibrations, vol. 9, 2001, № 4, pp.125−138.

4. Ю. Б. Вахтомин, М. И. Финкелъ, С. В. Антипов, К. В. Смирнов, Н. С. Каурова, В. Н. Дракинский, Б. М. Воронов, Г. Н. Гольцман Полоса преобразования смесителей на эффекте разогрева электронов в ультратонких пленках NbN на подложках из Si с подслоем MgO //Радиотехника и электроника, т.48, 2003, № 6, с. 1−5.

5. A.D. Semenov, H.-W. Htibers, Н. Richter, М. Birk, М. Krocka, U. Mair, Yu.B. Vachtomin M.I. Finkel, S. V. Antipov, B.M. Voronov, К. V. Smirnov, N.S. Kaurova, V.N. Drakinski, G.N. Gol’tsman Superconducting Hot-Electron Bolometer Mixer for Terahertz Heterodyne Receivers //IEEE Transactions on Applied Superconductivity, June 2003, vol.13, No.2, pp. 168−171.

6. J.J.A. Baselmans, A. Baryshev, S.F. Rekel, M. Hajenius, J.R. Gao, T.M. Klapwijk, Y. Vachtomin, S. Maslennikov, S. Antipov, B. Voronov, G. Gol’tsman Direct Detection Effect in Small Volume Hot Electron Bolometer Mixers //submitted to Applied Physics Letters.

7. Yu.B. Vachtomin, M.I. Finkel, S. V. Arttipov, B.M. Voronov, К. V. Smirnov, N.S. Kaurova, V.N. Drakinsky, G.N. Gol’tsman Gain Bandwidth of Phonon-Cooled HEB Mixers made of NbN Thin Film with MgO Buffer Layer on Si //Proceedings of 13th International Symposium on Space THz Technology, Harvard, NY, USA, March 26−28, 2002.

8. K.V. Smirnov, Yu.B. Vachtomin, S.V. Antipov, S.N. Maslennikov, N.S. Kaurova, V.N. Drakinski, B.M. Voronov, G.N. Gol’tsman, A.D.Semenov, H. Richter, H.-W.Hiibers Noise and Gain Performance of spiral antenna coupled HEB Mixers at 0.7 THz and 2.5 THz //Proceedings of 14th International Symposium on Space THz Technology, Tucson, Arizona, USA, April 22−24, 2003.

9. G. Gol’tsman, M. Finkel, Yu.B. Vachtomin, S. Antipov, V. Drakinski, N. Kaurova, B. Voronov Gain Bandwidth and Noise Temperature of NbTiN HEB Mixer //Proceedings of 14th International Symposium on Space THz Technology, Tucson, Arizona, USA, April 22−24, 2003.

10.Yu.B. Vachtomin, S.V. Antipov, S.N. Maslennikov, K.V. Smirnov, S.L. Polyakov, N.S. Kaurova, E. V. Grishina, B.M. Voronov, G.N. Goltsman Noise temperature measurements of NbN phonon-cooled Hot Electron Bolometer mixer at 2.5 and 3.8 THz //Proceedings of 15th International Symposium on Space THz Technology, Northampton, MA, 27−29 of April, 2004.

11 .Yu.B. Vachtomin, S.N. Maslennikov, M.I. Finkel, KV. Smirnov, E. V. Grishina, N.S. Kaurova, B.M. Voronov, G.N. Gol’tsman Hot electron bolometer mixer for 20−40 THz frequency range //accepted to 16th International Symposium on Space THz Technology, Chalmers, Sweden, 2−5 May, 2005.

12.Baryshev, J. J.A. Baselmans, S.F. Reker, M. Hajenius, J.R. Gao, T.M. Klapwijk, Yu.B. Vachtomin, S. Maslennikov, S. Antipov, B. Voronov G. Gol’tsman Direct Detection Effect in Hot Electron Bolometer Mixers //accepted to 16th International Symposium on Space THz Technology, Chalmers, Sweden, 2−5.

May, 2005.

13 .Ю. Б. Вахтомин, Е. М. Гершензон Энергетическая релаксация двумерных электронов в гетеростуктуре AlGaAs/GaAs в магнитном поле //Вторая всероссийская молодежная конференция по физике полупроводников и полупроводниковой оптои наноэлектронике, Санкт-Петербург, 4−8 декабря, 2001.

14.Ю. Б. Вахтомин, М. И. Финкель, С. В. Антипов, Б. М. Воронов, К. В. Смирнов, Н. С. Каурова, В. Н. Дракинский, Г. Н. Гольцман Полоса преобразования смесителей на эффекте разогрева электронов в пленках NbN на подложках из Si с подслоем MgO //8-й всероссийский семинар «Волновые явления в нелинейных средах», Красновидово, 2002, т.2, с.81−82.

15.К. В. Смирнов, ' Ю. Б. Вахтомин, Г. Н. Гольцман, Е. М. Гершензон Энергетическая релаксация двумерных электронов в режиме квантового эффекта Холла //5-я всероссийская конференция по физике полупроводников, Н. Новгород, 10−14 сентября, 2001, т.2, с.319−321.

16.М/. Finkel, Yu.B. Vachtomin, S.V. Antipov, B.M. Voronov, K.V. Smirnov, N.S. Kaurova, V.N. Drakinski, G.N. Gol’tsman The IF bandwidth of phonon-cooled HEB mixsers based on Si substrate with MgO buffer layer //International Student Seminar on Microwave Applications of Novel Physical Phenomena, 2002, pp. 56−58.

17. Smirnov К. V, Melnikov A.P., Morozov D.V., Vachtomin Yu.B., Verevkin A.A., Gol’tsman G.N. Mechanism Crossover of Energy Relaxation of 2D Electrons in Perpendicular Magnetic Field //26th International Conference on the Physics of Semiconductors, Edinburgh, July 29-August 2, 2002.

18./Q.g. Вахтомин, С. В. Антипов, С. Н. Масленников, К. В. Смирнов, C.JI. Поляков, С. И. Свечников, Н. С. Каурова, Е. В. Гришина, Б. М. Воронов и Г. Н. Голыриан Смеситель терагерцового диапазона на эффекте разогрева электронов в тонких пленках NbN //Материалы международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения», 7−10 сентября 2004, Москва, МИРЭА, часть 1, с259.

19.Yu.B. Vachtomin, S.V. Antipov, N.S. Kaurova, S.N. Maslennikov, К V Smirnov, S.L. Polyakov, S.I. Svechnikov, E. V Grishina, B.M. Voronov, G.N. Gol’tsmantNoise temperature, gain bandwidth and local oscillator power of NbN phonon-cooled HEB mixer at Terahertz frequencies //Joint 29th International conference on infrared and millimeter waves and 12th International conference on terahertz electronics, September 27-october 1, 2004, Karlsruhe, Germany.

20.G.N. Gol’tsman, Yu.B. Vachtomin, S.V. Antipov, S.N. Maslennikov, К V Smirnov, S.L. Polyakov, S.I. Svechnikov, N.S. Kaurova, E. V. Grishina,.

B.M. Voronov NbN Phonon-cooled Hot-Electron Bolometer Mixer for Terahertz Heterodyne Receivers //The International Society for Optical Engineering, v. 3, January 22−27, 2005, San Jose, California USA.

21.S. V. Antipov, Yu.B. Vachtomin, S.N. Maslennikov, К. V. Smirnov, N.S. Kaurova, E.V. Grishina, B.M. Voronov, G.N. Gol’tsman Noise performance of quasioptical ultrathin NbN hot electron bolometer mixer at 2.5 and 3.8 THz //Fifth International Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves, Kharkov, Ukraine, June 21−26, 2004.

22.H.C. Каурова, М. И. Финкелъ, Ю. Б. Вахтомин, C.H. Масленников,.

C.В. Антипов, К. В. Смирнов, Б. М. Воронов, Г. Н. Голыриан Смеситель субмиллиметрового диапазона длин волн на основе пленки УВа2Сиз07. х //Первая международная конференция «Фундаментальные проблемы высокотемпературной сверхпроводимости», Москва-Звенигород, 18−22 октября 2004.

23.Масленников С. Н., Вахтомин Ю. Б., Антипов С. В., Каурова Н. С., Гришина Е. В, Б. М. Воронов, Г. Н. Голъцман Смесители на основе электронного разогрева в тонких пленках NbN для частот 2.5 и 3.8 ТГц.

Десятая всероссийская научная конференция студентов-физиков и молодых ученых (ВНКСФ-10), Москва, 2004, Сборник тезисов, стр. 968. 24.5. V. Antipov, Ya.B. Vachtomin, S.N. Maslennikov, N.S. Kaurova, E.V. Grishina, B.M. Voronov, G.N. Gol’tsman Low noise NbN hot electron bolometer mixer at 2.5 and 3.8 THz //11th International Student Seminar on Microwave Applications of Novel Physical Phenomena. Proceedings. St. Petersburg, Russia, 2004, pp. 107−109.

Заключение

.