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凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理

arXiv:2011.08745v2 (cond-mat)
[提交于 2020年11月17日 (v1) ,最后修订 2021年1月15日 (此版本, v2)]

标题: 用于GHz天文学的全超导约瑟夫森bolometers

标题: Fully superconducting Josephson bolometers for gigahertz astronomy

Authors:Federico Paolucci, Nadia Ligato, Gaia Germanese, Vittorio Buccheri, Francesco Giazotto
摘要: 宇宙的起源和演化隐藏在弥散的星系际背景辐射(DEBRA)之中。为了揭示这些信号,需要开发工作在千兆赫兹频段的创新型超灵敏热探测器。本文综述了一维全超导约瑟夫森结为基础的两种偏置电流可调传感器的设计与实验实现:纳米级跃迁边沿热探测器(nano-TES)和约瑟夫森逃逸传感器(JES)。特别是,我们涵盖了这些传感器工作的理论基础、器件制造、实验电子学和热学表征以及由此得出的探测性能。实际上,nano-TES 预计具有约 $5 \times 10^{-20}$ W$/\sqrt{\text{Hz}}$ 的领先噪声等效功率(NEP),而 JES 则有望表现出大约为 $10^{-25}$ W$/\sqrt{\text{Hz}}$ 的前所未有的 NEP。因此,nano-TES 和 JES 是推动射电天文学迈向新高度的强大候选者。
摘要: The origin and the evolution of the universe are concealed in the evanescent diffuse extragalactic background radiation (DEBRA). To reveal these signals, the development of innovative ultra-sensitive bolometers operating in the gigahertz band is required. Here, we review the design and experimental realization of two bias-current-tunable sensors based on one dimensional fully superconducting Josephson junctions: the nanoscale transition edge sensor (nano-TES) and the Josephson escape sensor (JES). In particular, we cover the theoretical basis of the sensors operation, the device fabrication, their experimental electronic and thermal characterization, and the deduced detection performance. Indeed, the nano-TES promises a state-of-the-art noise equivalent power (NEP) of about $5 \times 10^{-20}$ W$/\sqrt{\text{Hz}}$, while the JES is expected to show an unprecedented NEP of the order of $10^{-25}$ W$/\sqrt{\text{Hz}}$. Therefore, the nano-TES and JES are strong candidates to push radio astronomy to the next level.
评论: 14页,5幅图
主题: 中尺度与纳米尺度物理 (cond-mat.mes-hall) ; 天体物理学的仪器与方法 (astro-ph.IM); 超导性 (cond-mat.supr-con)
引用方式: arXiv:2011.08745 [cond-mat.mes-hall]
  (或者 arXiv:2011.08745v2 [cond-mat.mes-hall] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2011.08745
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: Appl. Sci. 11(2), 746 (2021)
相关 DOI: https://doi.org/10.3390/app11020746
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Federico Paolucci [查看电子邮件]
[v1] 星期二, 2020 年 11 月 17 日 16:20:49 UTC (784 KB)
[v2] 星期五, 2021 年 1 月 15 日 13:22:14 UTC (1,428 KB)
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