Иванов Борис Игоревич,
Новиков Илья Леонидович,
Пономарев Дмитрий Викторович,
Султанов Айдар Наильевич,
Вострецов Алексей Геннадьевич,
Ильичев Евгений Вячеславович
Аннотация
В данной работе представлен результат экспериментального исследования малошумящего криогенного двухкаскадного усилителя на основе гетероструктурных биполярных SiGe транзисторов. Показаны амплитудно-частотные характеристики усилителя при различных температурных режимах работы и различных режимах питания усилителя при фиксированных температурах. Приведены основные характеристики такого типа усилителя при температурах от 4,2 К до 300 мК. Приводятся характеристики коэффициента усиления при температуре менее 300 мК. Экспериментально показано, что разработанный усилитель обеспечивает |S21|, соответствующий 15 дБ в диапазоне частот от 100 МГц до 4 ГГц при температуре эксперимента 350 мК.
Ключевые слова: криогенный усилитель, малошумящий усилитель, усилитель с малой мощностью рассеяния, измерение слабых сигналов, измерение квантовых устройств.
Авторы:
Иванов Борис Игоревич
канд. техн. наук, научный сотрудник лаборатории криогенной квантовой электроники НГТУ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, проспект Карла Маркса 20. E-mail: to_ivanov_boris@yahoo.com).
Новиков Илья Леонидович
канд. техн. наук, доцент кафедры полупроводниковых приборов и микроэлектроники, научный сотрудник межфакультетской лаборатории криогенной квантовой электроники НГТУ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, проспект Карла Маркса 20. E-mail: ilya_novikov@mail.ru).
Пономарев Дмитрий Викторович
младший научный сотрудник лаборатории криогенной квантовой электроники НГТУ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, проспект Карла Маркса 20. E-mail: dmitry-ponomarev93@mail.ru).
Султанов Айдар Наильевич
лаборант кафедры прикладной и теоретической физики, м.н.с. лаборатории квантовой криогенной электроники НГТУ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, проспект Карла Маркса 20. E-mail: sul-tanov.aydar@ngs.ru).
Вострецов Алексей Геннадьевич
, д-р техн. наук, профессор, проректор по научной работе, Новосибирский государственный технический университет. Область научных интересов: методы статистической обработки сигналов. Опубликовано свыше 150 научных работ. (Адрес: 630073, Россия, Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20. E-mail:
vostretsov@adm.nstu.ru).
Ильичев Евгений Вячеславович
д-р физ.-мат. наук, профессор лаборатории криогенной квантовой электроники
НГТУ. Руководитель группы «Макроскопические квантовые системы»
в Институте фотонных технологий, г. Йена, Германия. (E-mail: evgeni.ilichev@ipht-jena.de).
Список литературы
- Josephson persistent-current qubit / J.E. Mooij, T.P. Orlando, L. Levitov, L. Tian, C.H. van der Wal, S. Lloyd // Science. – 1999. – Vol. 285, N 5430. – P. 1036–1039. – doi: 10.1126/science.285.5430.1036.
- Weak continuous monitoring of a flux qubit using coplanar waveguide resonator / G. Oelsner, S.H.W. van der Ploeg, P. Macha, U. Hübner, D. Born, E. Il'ichev, H.-G. Meyer, M. Grajcar, S. Wünsch, M. Siegel, A.N. Omelyanchouk, O. Astafiev // Physical Review B. – 2010. – Vol. 81, iss. 17. – Art. 172505. – doi: 10.1103/PhysRevB.81.172505.
- Evidence for entangled states of two coupled flux qubits / A. Izmalkov, M. Grajcar, E. Il'ichev, Th. Wagner, H.-G. Meyer, A.Yu. Smirnov, M.H.S. Amin, A.M. van den Brink, A.M. Zagoskin // Physical Review Letters. – 2004. – Vol. 93, iss. 3. – Art. 037003. – doi: 10.1103/PhysRevLett.93.037003.
- Экспериментальное исследование шумовых свойств измерительного микроволнового тракта сверхпроводящих квантовых цепей / И.Л. Новиков, Б.И. Иванов, А.В. Кривецкий, П.С. Щекин, Е.В. Ильичев, А.Г. Вострецов // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. – 2015. – № 1 (26). – С. 52–65. – doi: 10.17212/1727-2769-2015-1-52-65.
- Low noise, low power consumption high electron mobility transistors amplifier, for temperatures below 1 K / N. Oukhanski, M. Grajcar, E. Il’ichev, H.-G. Meyer // Review of Scientific Instruments. – 2003. – Vol. 74, iss. 2. – Art. 1145. – doi: 10.1063/1.1532539.
- Cryogenic GaAs readout circuits for low temperature detectors / H. Nagata, J. Kobayashi, H. Matsuo, M. Akiba, M. Fujiwara // Proceedings of the XXVIIIth URSI General Assembly in New Delhi (October 2005). – JB-P. 9. – Art. 0257.
- Korolev A.M., Shnyrkov V.I., Shulga V.M. Note: Ultra-high frequency ultra-low dc power consumption HEMT amplifier for quantum measurements in millikelvin temperature range // Review of Scientific Instruments. – 2011. – Vol. 82. – Art. 016101. – doi: 10.1063/1.3518974.
- Иванов Б.И. Экспериментальное исследование криогенных усилителей на основе SiGe биполярных транзисторов при температуре 4,2 К // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. – 2014. – № 1 (22). – С. 73–82.
- Sub-1-K Operation of SiGe transistors and circuits / L. Najafizadeh, J.S. Adams, S.D. Phillips, K.A. Moen, J.D. Cressler, S. Aslam, T.R. Stevenson, R.M. Meloy // IEEE Electron Device Letters. – 2009. – Vol. 30, N 5. – P. 508–510. – doi: 10.1109/LED.2009.2016767.
- Микроволновый криогенный малошумящий гетероструктурный SiGe усилитель / Б.И. Иванов, M. Грайцар, И.Л. Новиков, А.Г. Вострецов, Е.В. Ильичев // Письма в ЖТФ. – 2016. – Т. 42, № 7. – С. 90–97.
