Сенсор на нелинейной кинетической индуктивности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложена концепция сенсора электромагнитного излучения ( nonlinear kinetic inductance sensor - NKIS) на нелинейной кинетической индуктивности. Идея сенсора основана на расходимости кинетической индуктивности Lk dq/dI (пq - импульс сверхпроводящих электронов, I - сверхток) гибридного сверхпроводник/нормальный металл (SN) мостика при токе I∗ < Idep (Idep - ток распаривания гибрида) и температуре T ∗ много меньшей критической температуры гибрида Tc. Это позволяет получить большое изменение разности фаз δφ вдоль SN мостика в режиме заданного тока при I ≃ I даже в случае малого роста электронной температуры. Возникновение δφ сопровождается изменением тока и магнитного потока через связанное сверхпроводящее кольцо, что может быть измерено с помощью сверхпроводящего квантового интерференционного прибора (СКВИДа). В некотором смысле предложенный сенсор является сверхпроводниковым аналогом сенсора на краю резистивного перехода (transition edge sensor - TES), чья работа основана на наличии большой производной dR/dT (R - сопротивление) вблизикритической температуры сверхпроводника Tc. Так как при I ≃ I SN мостик находится в бесщелевомрежиме, у него отсутствует нижняя граница для частоты детектируемого элeктромагнитного излучения. Расчеты показывают, что такой сенсор может работать в однофотонном режиме и детектировать одиночные фотоны с частотой ν 10 ГГц. В работе обсуждается, что нетривиальная зависимость I(q) SN мостика может быть также использована в детекторах непрерывного электромагнитного излучения, сенсорах тока и магнитного поля.

Об авторах

Д. Ю. Водолазов

Институт физики микроструктур РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vodolazov@ipmras.ru
603950, Нижний Новгород, Россия

Список литературы

  1. J. Zmuidzinas, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 3, 169 (2012).
  2. K. Irwin and G. Hilton, Transition-Edge Sensors, in: Cryogenic Particle Detection. Topics in Applied Physics, ed. by C. Enss, Springer, Berlin, Heidelberg (2005), v. 99, p. 63.
  3. K.H. Gundlach and M. Schicke, Supercond. Sci. Technol. 13, R171 (2000).
  4. C.M. Natarajan, M.G. Tanner, and R.H. Hadfeld, Supercond. Sci. Technol. 25, 063001 (2012).
  5. F. Levy-Bertrand, T. Klein, T. Grenet, O. Dupre, A. Benoiоt, A. Bideaud, O. Bourrion, M. Calvo, A. Catalano, A. Gomez, J. Goupy, L. Grunhaupt, U. v. Luepke, N. Maleeva, F. Valenti, I.M. Pop, and A. Monfardini, Phys. Rev. B 99, 094506 (2019).
  6. H.G. Leduc, B. Bumble, P.K. Day, B. Ho Eom, J. Gao, S. Golwala, B.A. Mazin, S. McHugh, A. Merrill, D.C. Moore, O. Noroozian, A.D. Turner, and J. Zmuidzinas, Appl. Phys. Lett. 97, 102509 (2010).
  7. P. Szypryt, B.A. Mazin, G. Ulbricht, B. Bumble, S.R. Meeker, C. Bockstiegel, and A.B. Walter, Appl. Phys. Lett. 109, 151102 (2016).
  8. G. Coiffard, M. Daal, N. Zobrist, N. Swimmer, S. Steiger, B. Bumble and B.A. Mazin, Supercond. Sci. Technol. 33, 07LT02 (2020).
  9. F. Giazotto, T.T. Heikkila, G.P. Pepe, P. Helisto, A. Luukanen, and J. P. Pekola, Appl. Phys. Lett. 92, 162507 (2008).
  10. M. Kiviranta, J. S. Penttila, L. Gronberg, J. Hassel, A. Virtanen, and H. Seppa, Supercond. Sci. Technol. 17, S285 (2004).
  11. K. Maki, Progr. Theoret. Phys. (Kyoto) 29, 333 (1963).
  12. M.Yu. Levichev, I.Yu. Pashenkin, N. S. Gusev, and D.Yu. Vodolazov, Phys. Rev. B 108, 094517 (2023).
  13. P. Solinas, F. Giazotto, and G. P. Pepe, Phys. Rev. Appl. 10, 024015 (2018).
  14. F. Paolucci, Phys. Rev. Appl. 20, 014003 (2023).
  15. V. Lubsanov, V. Gurtovoi, A. Semenov, E. Glushkov, V. Antonov, and O. Astafiev, Supercond. Sci. Technol. 35, 105013 (2022).
  16. A. Kher, P.K. Day, B.H. Eom, J. Zmuidzinas and H.G. Leduc, J. Low Temp. Phys. 184, 480 (2016).
  17. J. Luomahaara, V. Vesterinen, L. Groenberg, and J. Hassel, Nat. Commun. 5, 4872 (2014).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2023