Возможности увеличения полосы преобразования смесителей

3.4. Возможности увеличения полосы преобразования смесителей

Вопрос расширения полосы преобразования волноводных NbN-смесителей с фононным каналом охлаждения является весьма актуальным для практической радиоастрономии, в особенности из-за доплеровского уширения спектральных линий. Кроме того, в связи с ограниченностью перестройки частоты гетеродинных источников излучения терагерцового диапазона, большее значение ПЧ дает возможность расширить детектируемый частотный диапазон.

Расширение полосы NbN-смесителей на электронном разогреве при увеличении приложенного напряжения сопряжено с потерей эффективности преобразования. Действительно, величина отклика смесителя на нулевой частоте биений падает с увеличением напряжения смещения на болометре. Шумовая температура смесителя также ухудшается с увеличением напряжения смещения. Возможные перспективы расширения полосы ПЧ NbN-смесителей можно отнести к двум направлениям.

Первый путь - это дальнейшее уменьшение толщины используемых пленок NbN, но при толщине пленки сравнимой с 2-3 атомными слоями однородность пленки будет неизбежно ухудшаться. Поэтому целесообразным выглядит улучшение однородности уже имеющихся ультратонких 2-3 нм пленок за счет оптимизации режимов нанесения подслоя MgO и вариации его толщины с целью получения пленок с более высоким значением Т_с. Увеличение температуры сверхпроводящего перехода позволит сократить время электрон-фононного взаимодействия Тсрь⁰⁰ Т_с ¹⁶ и тем самым расширит полосу преобразования смесителя.

Другая возможность предполагает работу по дальнейшему улучшению акустического согласования пленки и подложки, а значит, и уменьшению времени выхода неравновесных фононов. Целесообразность применения подслоя оксида магния в качестве буферного слоя не вызывает сомнения, а влияние толщины слоя на полосу ПЧ может представлять интерес. Определенные перспективы в данном направлении могут иметь исследования применения других материалов в качестве буферного слоя. Например, применение подслоя карбида кремния SiC-ЗС с очень близким к NbN значением постоянной решетки может привести к эпитаксиальному росту на нем пленки нитрида ниобия. Это позволит идеально согласовать пленку с подложкой и тем самым сократить время выхода неравновесных фононов x_esc в подложку.