Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 9 » Статья стр. 1656
<<<>>>
Сверхпроводниковые генераторы субтерагерцового диапазона: история и новые разработки
Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation , Competition of large scientific projects, 075-15-2024-538
Хан Ф.В.1, Филиппенко Л.В.1, Ермаков А.Б.1, Кинев Н.В.1, Кошелец В.П. 1
1Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
Email: khanfv@hitech.cplire.ru, lyudmila@hitech.cplire.ru, ermakov@hitech.cplire.ru, nickolay@hitech.cplire.ru, valery@hitech.cplire.ru
Поступила в редакцию: 21 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 21 апреля 2025 г.
Принята к печати: 21 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 21 августа 2025 г.
PDF версия
Представлены результаты разработки нового типа генераторов на основе массивов джозефсоновских переходов, включенных в сверхпроводниковую копланарную линию. Исследованы генераторы субтерагерцового диапазона (200-700 GHz) на основе массивов туннельных джозефсоновских переходов Nb-AlOx-Nb и Nb-AlN-NbN, шунтированных тонкопленочным резистором. Изготовлены несколько серий образцов генераторов, включающих в себя массивы 100, 200, 350 и 600 джозефсоновских переходов, площадью 2.8 и 4.2 μm2. Исследования сверхпроводниковых генераторов с помощью интегральных детекторов излучения показали возможность перестройки частоты во всем рабочем диапазоне вплоть до 700 GHz при выходной мощности до 0.4 μW для массива из 600 переходов с плотностью туннельного тока 7 kA/cm2, которой достаточно для применений в сверхпроводниковых интегральных приемниках. Использование сверхпроводникового гармонического смесителя позволило измерить спектр излучения сверхпроводникового генератора на частотах до 700 GHz в режиме частотной стабилизации и реализовать режим фазовой автоподстройки частоты. Обсуждены дальнейшие перспективы в области разработки сверхпроводниковых генераторов терагерцового диапазона. Ключевые слова: сверхпроводниковые устройства, туннельный переход сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник, генераторы subТHz-диапазона, массивы шунтированных джозефсоновских переходов.
  1. J.R. Tucker, M.J. Feldman. Rev. Modern Phys., 57 (4), 1055 (1985). DOI: 10.1103/RevModPhys.57.1055
  2. A.R. Kerr, M.J. Feldman, S.-K. Pan. Proceedings of the Eighth International Symposium on Space Terahertz Technology (Cambridge, MA, USA, 1997)
  3. Apex Space Telescope Website. Available online: http://www.apex-telescope.org
  4. LLAMA Space Observatory Website. https://www.llamaobservatory.org/
  5. Hershel Space Telescope Website. Available online: https://www.herschel.caltech.edu/
  6. Вебсайт космической обсерватории "Миллиметрон". Available online: https://millimetron.ru/
  7. G. de Lange, M. Birk, D. Boersma, J. Dercksen, P. Dmitriev, A.B. Ermakov, L.V. Filippenko, H. Golstein, R.W.M. Hoogeveen. L. de Jong. Supercond. Sci. Tech., 23 (4), 045016 (2010). DOI: 10.1088/0953-2048/23/4/045016
  8. V.P. Koshelets, S.V. Shitov, A.B. Ermakov, L.V. Filippenko, O.V. Koryukin, A.V. Khudchenko, M.Yu. Torgashin, P.A. Yagoubov, R.W.M. Hoogeveen, O.M. Pylypenko. IEEE Trans. Appl. Supercond., 15 (2), 960 (2005). DOI: 10.1109/TASC.2005.850138
  9. J.V. Siles, K.B. Cooper, C. Lee, R.H. Lin, G. Chattopadhyay, I. Mehdi. IEEE Transactions Terahertz Sci. Technol., 8 (6), 596 (2018). DOI: 10.1109/TTHZ.2018.2876620
  10. J.V. Siles, A.E. Maestrini, C. Lee, R. Lin, I. Mehdi. IEEE Transactions Terahertz Sci. Technol., 14 (5), 607 (2024). DOI: 10.1109/TTHZ.2024.3430013
  11. Л.В. Филиппенко, А.М. Чекушкин, М.Ю. Фоминский, А.Б. Ермаков, Н.В. Кинев, К.И. Рудаков, А.В. Худченко, А.М. Барышев, В.П. Кошелец, С.А. Никитов. УФН, 194, 1207 (2024). DOI: 10.3367/UFNr.2024.07.039726 [L.V. Filippenko, A.M. Chekushkin, M.Yu. Fominskii, A.B. Ermakov, N.V. Kinev, K.I. Rudakov, A.V. Khudchenko, A.M. Baryshev, V.P. Koshelets, S.A. Nikitov. Phys. Usp., 67, 1139, (2024). DOI: 10.3367/UFNe.2024.07.039726]
  12. V.P. Koshelets, P.N. Dmitriev, M.I. Faley, L.V. Filippenko, K.V. Kalashnikov, N.V. Kinev, O.S. Kiselev, A.A. Artanov, K.I. Rudakov, A. de Lange, G. de Lange, V.L. Vaks, M.Y. Li, H. Wang. IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol., 5 (4), 687 (2015). DOI: 10.1109/TTHZ.2015.2443500
  13. D.R. Gulevich, V.P. Koshelets, F.V. Kusmartsev. Phys. Rev. B, 96 (2), 024515 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevB.96.024515
  14. К.К. Likharev. Dynamics of Josephson junctions and circuits. (Gordon and Breach science publishers, NY., 1986)
  15. D.D. Coon, M.D. Fiske. Phys. Rev., 138 (3A), A744 (1965). DOI: 10.1103/PhysRev.138.A744
  16. Y. Uzawa, S. Saito, W. Qiu, K. Makise, T. Kojima, Z. Wang. J. Low Temperature Phys., 199, 143 (2020). DOI: 10.1007/s10909-019-02324-1
  17. A.K. Jain, K.K. Likharev, J.E. Lukens, J.E. Sauvageau. Phys. Reports, 109 (6), 309 (1984). DOI: 10.1016/0370-1573(84)90002-4
  18. P. Barbara, A.B. Cawthorne, S.V. Shitov, C.J. Lobb. Phys. Rev. Lett., 82 (9), 1963 (1999). DOI: 10.1103/physrevlett.82.1963
  19. M. Darula, T. Doderer, S. Beuven. Supercond. Sci. Tech., 12 (1), R1 (1999). DOI: 10.1088/0953-2048/12/1/001
  20. M.A. Galin, V.V. Kurin, I.A. Shereshevsky, N.K. Vdovicheva, A.V. Antonov, B.A. Andreev, A.M. Klushin. IEEE Trans. Appl. Supercond., 31 (5), 1 (2021). DOI: 10.1109/TASC.2021.3064533
  21. P.A.A. Booi, S.P. Benz. Appl. Phys. Lett., 68 (26), 3799 (1996). DOI: 10.1063/1.116621
  22. A. Kawakami, Y. Uzawa, Z. Wang. IEEE Trans. Appl. Supercond., 9 (2), 4554 (1999). DOI: 10.1109/77.784039
  23. B. Bi, S. Han, J.E. Lukens, K. Wan. IEEE Trans. Appl. Supercond., 3 (1), 2303 (1993). DOI: 10.1109/77.233544
  24. P.A.A. Booi, S.P. Benz. Appl. Phys. Lett., 64 (16), 2163 (1994). DOI: 10.1063/1.111984
  25. M.A. Galin, N.V. Kinev, M.Yu. Levichev, A.I. El'kina, A.V. Antonov, A.V. Khudchenko, G.P. Nazarov, V.V. Kurin, V.P. Koshelets. IEEE Trans. Appl. Supercond., 34 (3), (2024). DOI: 10.1109/TASC.2023.3337197
  26. J. Lukens. Study of Josephson Effect Arrays as Sources at 1 THz (Rome Air Development Center, Air Force Systems Command, Rome, 1990). p. 110
  27. L.V. Filippenko, S.V. Shitov, P.N. Dmitriev, A.B. Ermakov, V.P. Koshelets, J.R. Gao. IEEE Trans. Appl. Supercond., 11 (1), 816 (2001). DOI: 10.1109/77.919469
  28. P.N. Dmitriev, I.L. Lapitskaya, L.V. Filippenko, A.B. Ermakov, S.V. Shitov, G.V. Prokopenko, S.A. Kovtonyuk, V.P. Koshelets. IEEE Trans. Appl. Supercond., 13 (2), 107 (2003). DOI: 10.1109/TASC.2003.813657
  29. K.I. Rudakov, A.V. Khudchenko, L.V. Filippenko, M.E. Paramonov, R. Hesper, D.A.R. da Costa Lima, A.M. Baryshev, V.P. Koshelets. Appl. Sci., 11 (21), 10087 (2021). https://doi.org/10.3390/app112110087
  30. УНУ "Криоинтеграл"--"Технологический и измерительный комплекс для создания сверхпроводниковых наносистем на основе новых материалов" Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.cplire.ru/rus/kriointegral/index.html; http://ckp-rf.ru/usu/352529/
  31. Ф.В. Хан, Л.В. Филиппенко, А.Б. Ермаков, М.Е. Парамонов, М.Ю. Фоминский, Н.В. Кинев, В.П. Кошелец, С.А. Никитов. УФН, 195 (6), 621 (2025). DOI: 10.3367/UFNr.2024.12.039864
  32. Ф.В. Хан, А.А. Атепалихин, Л.В. Филиппенко, В.П. Кошелец. Радиотехника и электроника, 68 (10), 1003 (2023). DOI: 10.31857/S0033849423090115. [F.V. Khan, L.V. Filippenko, V.P. Koshelets. J. Commun. Technol. Electron., 68 (9), 983 (2023). DOI: 10.1134/S1064226923090115]
  33. R. Garg, I. Bahl, M. Bozzi. Microstrip lines and slotlines (Artech house, 2013)
  34. V. Belitsky, C. Risacher, M. Pantaleev, V. Vassilev. Intern. J. Infrared Millimeter Waves, 27, 809 (2006). DOI: 10.1007/s10762-006-9116-5
  35. M.А. Galin, I.A. Shereshevsky, N.K. Vdovicheva, V.V. Kurin. Supercond. Sci. Technol., 34 (7), 075005 (2021). DOI: 10.1088/1361-6668/abfd0b
  36. S.K. Tolpygo, R. Rastogi, T. Weir, E.B. Golden, V. Bolkhovsky. IEEE Trans. Appl. Supercond., 34 (3), (2024). DOI: 10.1109/TASC.2024.3364128

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme