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
Руководитель работ
Гольцман Григорий Наумович
Продолжительность работ
2007, 5 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Внебюджетные средства
2,66 млн
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
1
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.
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.
Программа
Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"
Программное мероприятие
1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2011, 5 мес.
Бюджетные средства
2,2 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2010 - 2012, 31 мес.
Бюджетные средства
2,4 млн
профинансировано
Продолжительность работ
2012 - 2013, 14 мес.
Бюджетные средства
2,66 млн
профинансировано
профинансировано