Сверхпроводниковые приёмные структуры частотного диапазона 700-950 ГГц для радиоастрономии

Был разработан, изготовлен и протестирован волноводный приёмный элемент для частот 790-950 ГГц на основе туннельных структур сверхпроводник—изолятор—сверхпроводник. Два туннельных перехода Nb/AlN/NbN размещены в микрополосковой линии с нижним электродом с толщиной порядка $300$ нм из плёнки NbTiN и верхним электродом с толщиной 500 нм из алюминия. Оптимизация технологических процессов позволила обеспечить следующие характеристики этих переходов: субмикронная площадь ($0{,}5 мкм^2$ для каждого), плотность тока около $30 кА/см^2$ и ширина щели $3{,}2$ мВ. Такие туннельные переходы обеспечили работу приёмного элемента в широкой области частот 700-950 ГГц), что было подтверждено фурье-спектроскопией и измерениями шумовой температуры. Скорректированная шумовая температура приёмника на частоте 725 ГГц составила 120 К, что лишь в 3 раза превышает квантовый предел $hf/k_{\rm B}$, где $h$ — постоянная Планка, $f$ — частота, $k_{\rm B}$ — постоянная Больцмана. Шумовая температура увеличивается до 390 К в верхней части частотного диапазона.