Исследователи Учебно-научного радиофизического центра МПГУ выполняют проект № 3.2655.2014/K «Разработка многоканальной однофотонной приемной системы в ближнем инфракрасном диапазоне с квантовой эффективностью 50% на основе сверхпроводниковых NbN структур, интегрированных с полимерными оптическими резонаторами и градиентными оптическими линзами» в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности.

Целями проекта являются:

1.1 Разработка технологического маршрута изготовления сверхпроводниковых детекторов на основе NbN пленки, нанесенной на кремниевую Si подложку с аморфным SiO2 слоем, созданным термическим окислением.

1.2 Разработка и реализация технологии создания резонаторных слоев для сверхпроводниковых NbN детекторов на основе оптического полимерного материала HSQ, повышающих коэффициент поглощения излучения сверхпроводниковый структурой и выполненных с учетом фокусировки принимаемого излучения со стороны подложки сверхпроводниковой структуры.

1.3 Теоретическое моделирование и расчет плоских линз на основе оптических градиентных материалов с нелинейным показателем преломления для фокусировки исследуемого излучения на активный элемент детектора.

1.4 Разработка конструкции узла пакетирования, позволяющего согласовывать детектор с градиентной линзой и оптическим волокном с точностью не менее 1 мкм.

1.5 Разработка экспериментального образца сверхпроводниковой однофотонной приемной системы на основе сверхпроводниковых NbN структур.

На первом этапе в 2014 г. были получены следующие результаты:

1.1 Проведен аналитический обзор информационных источников.

1.2 Проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений исследуемой проблемы с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичной тематике.

1.3 Разработан метод получения тонких сверхпроводящих плёнок NbN пригодных для изготовления наноструктур с планарным разрешением порядка нескольких нанометров. Тонкоплёночные NbN наноструктуры могут быть оптимально изготовлены методом реактивного магнетронного распыления Nb мишени на Si/SiO2 подложку в газовой смеси азота и аргона на установке Leybold-Heraeus Z-400. Температура подложки 8500°C. Парциальное давление азота и аргона 10-4 и 5 x 10-3 мбар соответственно. Толщина пленки определяется по времени напыления и скорости осаждения пленки.

1.4 Проведены экспериментальные исследования технологичности отдельных операций при изготовлении детекторов. Определены оптимальные параметры работы напылительной установки при которых удается осуществить воспроизводимость качества сверхпроводниковых пленок NbN в режиме стабилизации тока разряда. Исследовано влияние температуры подложки на основные характеристики осаждаемой пленки NbN, а также оптимизирована скорость осаждения пленок NbN.

1.5 Изготовлены опытные образцы сверхпроводниковых тонких пленок NbN, осажденных на Si/SiO2 подложку. Тонкоплёночные NbN наноструктуры, изготовленные методом реактивного магнетронного распыления, имеют высокое качество пленок. При этом достигается существенно более высокий выход годных структур.