Создание технологии производства планарных наноструктур на основе ультратонких сверхпроводящих пленок для достижения предельных характеристик терагерцовых супергетеродинных приемников и высокоэффективных, быстродействующих однофотонных инфракрасных детекторов.

Стадии проекта

Предложение принято

Конкурс завершен

Проект закончен

Проект

02.513.11.3253

Организация

Московский педагогический государственный университет ФГБОУ ВО "МПГУ", МПГУ

Руководитель работ

Гольцман Григорий Наумович

Продолжительность работ

2007, 5 мес.

Бюджетные средства

1,2 млн

Внебюджетные средства

2,66 млн

Конкурс

Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие 1.3. Программы)

В результате выполнения каждой работы должен быть создан необходимый научно-технический задел, обеспечивающий переход к проведению опытно-конструкторских работ с целью последующей коммерциализации

Этапы проекта

25.06.2007 - 20.11.2007

Изготовлены ультратонкие (2.5-4 нм) сверхпроводниковые пленки NbN на различных подложках. Методами электронно-сканирующей, атомно-силовой, электронно-просвечивающей микроскопии, электронной спектроскопии, рентгено-дифракционного анализа исследована их морфология. Получены данные о типе структуры и кристаллической решетке пленок, наличии текстуры, фазовом составе. Проведены исследования электрофизических характеристик пленок NbN. Усовершенствована технология осаждения пленок NbN с целью повышения процента годных наноструктур и улучшения их характеристик. На основе данных ультратонких пленок изготовлены планарные наноструктуры.
Проведена оптимизация геометрии детекторов с целью увеличения их быстродействия. Разработаны и созданы опытные образцы сверхпроводниковых однофотонных детекторов на основе пленок NbN на подложках сапфира новой топологии. Сверхпроводниковые однофотонные детекторов обладают идентичными и высокими эксплуатационными характеристиками. Исследованы временные характеристики импульса напряжения отклика однофотонного детектора при поглощении кванта ИК излучения: максимальная скорость счета и нестабильность импульса.
Создан и исследован на частоте 28,4 ТГц NbN HEB-смеситель с прямым поглощением излучения. Исследованы его характеристики: измерена шумовая температура Каллена-Велтона; измерена оптимальная поглощённая мощность гетеродина; исследована диаграмма направленности NbN HEB с прямым поглощением. Ширина диаграммы направленности по уровню -3дБ составила 0,7 на частоте 28,4 ТГц.
Исследован вклад эффекта прямого детектирования в величину погрешности измерения Y-фактора в ИК-диапазоне. Созданы квазиоптические смесители на эффекте электронного разогрева с фононным каналом охлаждения из плёнок NbN толщиной 3,5 нм, шумовая температура которых близка к 1300 К на частоте гетеродина 2,5 ТГц.