Шумы сверхпроводниковых переходов и устройств тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

На правах рукописи

Шумы сверхпроводниковых переходов и устройств

01.04.01 техника физического эксперимента, физика приборов, автоматизация физических исследований

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

г. Москва 1997

Работа выполнена в Институте радиотехники и электроники РАН

Научный консультант: доктор технических наук, профессор А.Н.Выставкин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.А.Ильин доктор физико-математических наук, гл. научн. сотр. О.В.Снигирев доктор физико-математических наук, профессор Г.П.Жигальский

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт ядерной физики.

Защита диссертации состоится ¿Л 1997 г. на заседании

диссертационного совета 01.04.01 Института радиотехники и электроники РАН по адресу: Москва, Моховая ул. д.11, ИРЭ РАН

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института радиотехники и электроники РАН

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета

М. И. Перцовский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сверхпроводниковые переходы и устройства на их основе представляют наиболее чувствительные и малошумящие устройства для приема и обработки сигналов практически во всем диапазоне радиочастот. Наиболее низкочастотные устройства представлены магнитометрами и градиентометрами на основе сверхпроводниковых квантовых интерферометров (сквидов), которые на частотах от долей Герца до сотен килоГерц имеют энергетическое разрешение порядка Ю"30 Дж-с, т.е. близкое к постоянной Планка, и чувствительность по магнитному потоку 10'5 Фо-с, где Фо =2-10"15 Вб -квант магнитного потока. Такие магнитометры нашли применение в магнитокардиографии и магнитоэнцефалографии, геофизике, сверхнизкочастотной связи. Пикоампер метры на основе сквидов обладают рекордной чувствительностью при измерении постоянного тока. На частотах от единиц мегагерц до единиц гигагерц ВЧ усилители на основе двухконтактных интерферометров (ПТ сквидов) имеют шумовую температуру от долей до единиц Кельвина и являются самыми малошумящими и наименее энергоемкими усилителями, которые могут найти применение для ЯМР измерений, в качестве усилителей ПЧ сверхпроводниковых смесителей, усилителей базовых станций систем сотовой связи и др. Параметрические усилители на основе джозефсоновских переходов имеют чувствительность, близкую к квантовому пределу на частотах от единиц до сотен гигагерц. На частотах, соответствующих миллиметровым и субмиллиметровым волнам 50-500 ГГц, смесители на сверхпроводниковых туннельных переходах не имеют равных по шумовой температуре. В настоящее время такие смесители являются штатными и установлены на большинстве крупнейших радиотелескопов США и Европы. Еще одно важное применение джозефсоновских переходов - это создание генераторов миллиметровых и субмиллиметровых волн, отличающихся исключительно малой потребляемой мощностью и габаритами. На частотах выше 1 ТГц сверхпроводниковые смесители на разогреве электронного газа (т.н. болометры на горячих электронах) имеют наименьшую шумовую температуру.

Во всех перечисленных устройствах наиболее важной характеристикой является приведенная ко входу эффективная шумовая температура, величина которой зависит от типа перехода, существующих в нем источников шумов и механизмов их преобразования. Правильный выбор параметров переходов позволяет снизить шумы создаваемых устройств и улучшить их характеристики. Изучение флуктуаций в сверхпроводниковых переходах позволяет получить дополнительные

данные о микроскопических процессах в переходах. В зависимости от соотношения размеров перехода и характерных микроскопических размеров, в частности, диффузионной длины, плотности носителей, наличия дефектов, типа проводимости, в переходах преобладают различные источники шумов и их измерение позволяет определить микроскопические параметры, тип проводимости, качество применяемых материалов. Таким образом, исследование шумов в сверхпроводниковых переходах и устройствах имеет как прикладное, так и фундаментальное значение.

В работе исследованы различные типы сверхпроводниковых переходов со слабыми связями, в том числе точечные контакты Nb-Nb, Nb-V, Nb-Cu, Sn мостики переменной толщины, Nb туннельные переходы типа сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (СИС), ПТ сквиды с ЫЬ-Si-Nb переходами с полупроводниковой прослойкой и шунтированными туннельными переходами Nb-AlOx-Nb, а также джозефсоновские переходы на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) YBaCuO, TICaBaCuO и др. В исследованных типах переходов определен вклад тепловых, дробовых, фликкерных, квантовых и др. источников шумов в зависимости от параметров переходов (нормального сопротивления, типа прослойки, критического тока и др.) и внешних условий (температуры, магнитного поля, внешнего СВЧ воздействия и др.).

Проведены исследования шумовых характеристик основных типов сверхпроводниковых высокочувствительных устройств: джозефсоновских смесителей и детекторов, спектрометров, сквид-усилителей, джозефсоновских генераторов, смесителей и детекторов на квазичастичной нелинейности СИС переходов и др.

Тематика работы тесно связана с тематикой хоздоговорных и научно-исследовательских работ, ведущихся на протяжении последних 20 лет в Институте радиотехники и электроники РАН. Работа выполнялась в рамках госпрограмм "Актуальные проблемы физики конденсированных сред" (АПФКС), подпрограмма "Сверхпроводимость", программы "Микроэлектроника", "Перспективные информационные технологии", "Фундаментальная физика микроволн", проектов Миннауки и ГКНТ, а также международных проектов, осуществляемых совместно с Чалмерским технологическим университетом (г. Гетеборг, Швеция), Институтом космических исследований Нидерландов (г. Гроннинген), а также международных проектов INTAS, COPERNICUS, ISF.

Цель работы заключается в определении источников шумов и их вклада в предельные характеристики сверхпроводниковых переходов и

устройств, выяснении основных механизмов преобразования шумов и определении предельных характеристик исследуемых устройств.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать методику измерений и создать измерительную технику для экспериментального исследования шумов на уровне долей нВ/Гц1/2 в широком диапазоне частот от звуковых до СВЧ.

2. Исследовать шумы различных типов переходов в широком диапазоне частот, материалов и характерных размеров для определения их связи с микроскопическими параметрами переходов.

3. Исследовать соотношение различных источников и создать модели, объединяющие различные источники шумов и механизмы их преобразования для получения адекватного отражения экспериментальных зависимостей.

4. Исследовать соотношение тепловых, дробовых и квантовых шумов в смесителях миллиметровых и субмиллиметровых волн для достижения предельных параметров СИС и джозефсоновских смесителей.

5. Исследовать низкочастотные флуктуации в сверхпроводниковых переходах для достижения предельных параметров квадратичных и селективных детекторов и Гильберт-спектрометров.

6. Исследовать корреляцию шумов в сквидах для выбора оптимальных условий согласования и смещения в ВЧ усилителях на ПТ сквидах.

7. Исследовать флуктуации в ВТСП джозефсоновских переходах и провести сравнение с низкотемпературными переходами, исследовать предельные параметры джозефсоновских ВТСП детекторов на субмиллиметровых волнах.

Научная значимость полученных результатов заключается в следующем:

1. Установлена роль дробовых шумов в сверхпроводниковых переходах различных типов и разработана феноменологическая модель, связывающая длину перехода и диффузионную длину.

2. В области критического тока обнаружено возрастание шумов, превышающее тепловые шумы на дифференциальном сопротивлении и связанное с диссипативным процессом джозефсоновской генерации.

3. Проведен цикл исследований шумов со спектром \/{ и проведено сравнение механизмов возникновения таких шумов и их вклада в шумовые параметры детекторов и Гильберт-спектометров с учетом частоты СВЧ сигнала, смещения по постоянному току, типа перехода и др.

4. Исследованы шумовые свойства джозефсоновских широкополосных и селективных детекторов и гильберт-спектрометров и определены их предельные шумовые параметры и динамический диапазон.

5. Детально исследованы специфические шумы, связанные с джозефсоновской генерацией и джозефсоновским преобразованием в СИС переходах и получены обобщающие аналитические соотношения, позволяющие оценить вклад джозефсоновского преобразования в СИС смесителях субмиллиметрового диапазона.

6. Исследована форма линии джозефсоновской генерации в НТСП и ВТСП джозефсоновских переходах и определен вклад различных источников в суммарную ширину линии генерации.

7. Обнаружен новый эффект влияния знака вольтпотокового коэффициента передачи на частоту и шумы сквид-усилителя, связанного с корреляцией различных компонент флуктуационных токов в ПТ сквиде.

8. Эксперименатально обнаружены дробовые шумы в ВТСП джозефсоновских переходах на границе зерен и подтвержден существенный вклад туннельной проводимости в суммарную проводимость таких переходов.

Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:

1. Разработана экспериментальная методика и техника измерения шумов сверхпроводниковых переходов в широком диапазоне частот и импедансов переходов.

2. Предложена и детально обоснована простая, удобная и надежная методика калибровки выходных шумов СИС смесителей по дробовым шумам перехода при смещении выше энергетической щели.

3. Предложен метод определения доли туннельной проводимости различных типов переходов по отношению измеренного токового белого шума к величине по формуле Шотки.

4. Разработана аналитическая модель шумов в сквид усилителе, учитывающая корреляцию флуктуаций шумового тока в петле и напряжения шумов на переходах.

5. Создана методика расчета оптимального согласования сквид усилителя, позволяющая достичь предельных параметров усилителя.

6. Разработан метод расчета вклада джозефсоновского преобразования в выходные шумы СИС смесителей и расчета шумовых параметров джозефсоновских преобразователей субмиллиметровых волн.

Автор выносит на защиту следующие основные положения:

1. Экспериментально установлена природа токовых шумов в сверхпроводниковых переходах и их вклад в шумы при различных соотношениях диффузионной длины и длины перехода, типа проводимости.

2. Предсказано, экспериментально установлено и аналитически обосновано новое явление влияния знака вольтпотокового коэффициента на частоту и шумы сквид усилителя, что отражает корреляцию шумовых компонент тока и напряжения.

3. Экспериментально установлен вклад джозефсоновского преобразования в шумы СИС смесителей и создана аналитическая модель таких шумов.

4. Экспериментально установлено превышение шумов джозефсоновских переходов вблизи критического тока над величиной тепловых шумов, связанное с диссипативным процессом джозефсоновской генерации.

5. Экспериментально обнаружены дробовые шумы в ВТСП джозефсоновских переходах на границе зерен и указано на наличие вклада туннельной проводимости в проводимость переходов такого типа.

6. Методом Гильберт-спектроскопии экспериментально определена ширина и форма линии джозефсоновской генерации в ВТСП переходах на частотах до 850 ГГц и определен вклад различных источников в суммарную ширину линии генерации.

Апробация результатов диссертации. Результаты, включенные в диссертацию, докладывались на:

Международных конференциях по прикладной сверхпроводимости (США) в 1980, 1986, 1990, 1992, 1994, 1996 гг.; Европейских микроволновых конференциях в 1988, 1989, 1990, 1992, 1994, 1995 гг.; Международных конференциях по технологии мм и субмм волн в 1989, 1992, 1994, 1996 г.; Международных конференциях по флуктуационным явлениям в физических системах 1985, 1991, 1994 гг.; Чехословацком симпозиуме по слабой сверхпроводимости 1986, 1989 гг.; Международных конференциях по сверхпроводниковой электронике 1989, 1991, 1993, 1997 гг.; Международной конференции по сквидам и их применениям 1991 г.; Международной конференции по космической технологии терагерцовых частот 1993 г.; Всероссийском совещании по физике низких температур 1994; Международном симпозиуме по физике низких температур и криоэлектронике 1985 г.; Европейской конференции по прикладной сверхпроводимости 1995; Международной конференции стран-членов СЭВ по физике низких температур в 1983г.; Всесоюзной конференции по радиоастрономической аппаратуре (1989); Всесоюзных школах-семинарах "Эффект Джозефсона в науке и технике" в 1980-1990

гг.; трехсторонних германско-российско-украинских семинарах по высокотемпературной сверхпроводимости 1993, 1996 гг.;и др.

Различные части работы в разное время докладывались и обсуждались на семинарах в МГУ, Институте космических исследований (г. Москва), ИПФАН (Н.Новг.), НПО "Сатурн" (г.Киев), Чалмерском технологическом университете (г.Гетеборг, Швеция), Институте космических исследований Нидерландов в Гроннингене, и др.

По результатам исследований опубликовано более 30 статей в цитируемых научных журналах, более 37 докладов на международных, всесоюзных и всероссийских конференциях, 8 препринтов, получено 1 авторское свидетельство.

Вопросы авторства и публикаций.

Основные результаты описанных в диссертации исследований были опубликованы в 1977-1997 годах в работах [А1-А32], приведенных отдельным списком. Из этих же работ взяты приводимые в диссертации графики и рисунки. В тех случах, когда было необходимо упоминание результатов других авторов, сделаны ссылки на работы, список которых дан в конце работы.

Большинство работ было выполнено в соавторстве со студентами, аспирантами и сотрудниками лаборатории ИРЭ РАН, в которой проводилось большинство исследований. В работах по исследованию шумов [Al, А5, А6, А7, А8, А9, А13, А15, А25, А28, А29, А31] автору принадлежит постановка задачи, проведение экспериментов, расчеты и полученные на их основе зависимости и выводы. Эксперимент в работе [А13] был выполнен совместно с В.Ю.Белицким. В работах по джозефсоновскому преобразованию [А2, A3, A4, Ail, А25, АЗО, А31] вклад автору состоит в создании экспериментальной установки, проведении экспериментов, расчетах а также обсуждении и интерпретации полученных результатов. В работах по Гильберт-спектроскопии [А27, А31] на защиту выносятся лишь экспериментальные результаты, а теоретические расчеты принадлежат автору метода А.Шульману. В работах по сквид-усилителю [А17, А20, А21, А22, А26, А28, А29] автору принадлежит постановка задачи, разработка устройств, проведение экспериментов и интерпретация результатов. В работах по преобразованию на СИС переходах [А10, А12, А14, А16, А18, А19] диссертант принимал участие в постановке задачи, проведении экспериментов, а также в интерпретации результатов, касающихся механизмов преобразования шумов. В работах [23, 24] автору принадлежит постановка задачи, участие в разработке конструкции,

экспериментах и интерпретации полученных результатов. Ряд работ был выполнен совместно с сотрудниками других научных учреждений, в том числе МГУ [2,] , СКВ ИРЭ [3, 11], ИФП [А27, А31], ИК [31] где автору принадлежат и выносятся на защиту результаты экспериментальной части работы, расчеты и сделанные на их основе выводы, касающиеся механизмов преобразования шумов. Ряд работ выполнен в соавторстве с сотрудниками зарубежных научных учреждений [А25, А28, А29, А31] где автором выполнена основная часть экспериментальных исследований и расчетов. В случае если отдельные работы были выполнены независимо и практически одновременно автором и другими исследователями за рубежом, в этом случае даны соответствующие ссылки.

Диссертация состоит из 12 глав, сгруппированных в пять частей, включает введение, общую характеристику работы, 11 глав с изложением основных материалов работы, заключения и списка использованных источников. Изложена на 224 страницах, включая 88 рисунков и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В предисловии обоснована актуальность темы диссертационной работы, определена цель исследования, объекты исследований. Сформулирована научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе изложены основные характеристики изучаемых устройств. Сверхпроводниковая электроника возникла в 60-ые годы после открытия эффектов Джозефсона, туннелирования квазичастиц и квантовой интерференции в сверхпроводниках, что привело к созданию нового класса устройств: джозефсоновских переходов (ДП), туннельных переходов типа сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (СИС) и сверхпроводниковых квантовых интерферометров (сквидов). В реальных устройствах порой трудно провести грань между этими типами переходов, поскольку все три эффекта могут существовать в одной сверхпроводниковой структуре. В число сверхпроводниковых элементов входят также различные типы сверхпроводниковых болометров.

На основе перечисленных переходов и их различных вариаций и комбинаций в настоящее время создано семейство высокочувствительных быстродействующих устройств и систем, которые перекрывают весь спектр радиочастот и которые можно объединить в следующую таблицу:

Сверхпроводниковые устройства Сквид-пиковольтметры, сквид-пикоамперметры

Сквид-магнитометры, градиентометры

Сквид-усилители для ЯМР ВЧ сквид усилители Джозефсоновские параметрические усилители

СИС, джозефсоновские смесители и детекторы

Сверхпроводниковые болометры

Диапазон Чувствительность

0,1-103 Гц 10.14

1012 А/у[Щ~

0,1-103 Гц 10-15Тл/л/^"

107 Гц 0,1 К

107 - 109 Гц 1 К

109-1012Гц 1...10К

ЮЮ . 1012 Гц ю...100 К

1012 - 1015 Гц 500... 5000 К

Вторая глава посвящена анализу источников шумов, существующих в сверхпроводниковых переходах. Проведен анализ основных источников шумов (тепловых, дробовых, андреевского отражения, квантовых, низкочастотных типа 1 /О и их взаимосвязи с параметрами переходов, а также влиянии различных источников на интегральные шумы в переходах и устройствах. Особое внимание уделено смешанным случаям и переходам от теплового к дробовому шуму, от теплового к квантовому. Отмечено, что для правильного учета шумов необходимо учитывать неаддитивную комбинацию теплового, дробового и квантового источников шума.

Ранее считалось, что сверхпроводящая компонента тока представляет собой когерентное бездиссипативное движение куперовских пар и не может флуктуировать. Нет необходимости оспаривать это утверждение при рассмотрении мезоскопических контактов с многими транспортными модами. В таких контактах дробовой шум подавлен за счет корреляции между электронами. Это представление немного модифицируется в случае малых контактов между нормальным металлом и сверхпроводником, или между сверхпроводниками при больших напряжениях, когда андреевское отражение приводит к частичному отражению электронов в область контакта, приводя к конечному дробовому шуму. Однако, этот шум связан только с избыточным током и составляет лишь небольшую часть полного классического дробового шума. В случае контактов малых размеров шум много больше обычного дробового и может объясняться образованием лавины андреевских отражений при вхождении квазичастицы с энергией равной щелевой в область сужения. Каждая квазичастица, попадающая в область сужения с энергией ±еУ, отсчитанной от энергии Ферми, вызывает лавину андреевских отражений до тех пор, пока она не уйдет из области

сужения, опустившись или поднявшись до противоположного края энергетической щели. Число таких отражений есть Д/еУ, так что каждая квазичастица вызывает когерентный ток через сужение кванта заряда величиной 2Д/У. Для малых напряжений У«Д/е это намного больше, чем заряд 2е куперовской пары. При конечных напряжениях этот шум может быть качественно объяснен как токовый шум больших квантов заряда величиной 2Л/У равной заряду, проходящему через контакт за один период джозефсоновских колебаний.

На низких частотах в сверхпроводниковых переходах могут быть весьма существенны избыточные флуктуации со спектром типа Природа таких шумов окончательно не выяснена, они могут иметь разные источники. Подробно обсужаются модели температурных флуктуаций (шума фононов), влияния кипения гелия, модель равновесных температурных флуктуаций Кларка и Восса, шума двухуровневых туннельных систем (ДУТС), андреевского отражения. Частота среза шумов в сверхпроводниковых переходах, в

зависимости от характерных размеров и напряжения смещения, может варьироваться от единиц герц до сотен килогерц. В туннельных переходах площадью 100x100 мкм2 частота среза обычно оказывается менее 1 Гц, а с уменьшением размера перехода она возрастает обратно пропорционально площади в сравнительно чистых переходах. Эти шумы в общем виде подчиняются известной плуэмпирической формуле Хооге. Шумы со спектром типа \/f оказываются наиболее существенными на частотах до 1 кГц, где работают сквид-магнитометры и градиентометры. Значительный вклад они вносят и в работу джозефсоновских детекторов и Гильберт-спектрометров, поскольку частота модуляции в нах обычно не превышает 1 кГц. На частотах от единиц килогерц до десятков гигагерц наиболее существенный вклад в предельные параметры джозефсоновских и СИС смесителей вносят тепловые шумы. С повышением частоты и напряжения смещения на переходах все более важную роль начинают играть дробовые и квантовые шумы, которые преобладают в СИС смесителях на частотах выше 100 ГГц.

В третьей главе проведен анализ устройств и методов применяемых для измерения шумов в широком диапазоне частот от звуковых до терагерцовых с целью разработки техники и методики исследования шумовых свойств сверхпроводниковых переходов. Подробно исследованы методы оптимального по шумам согласования различных типов усилительных устройств с источником шума для расширения полосы и снижения шумовой температуры. Приведены рассчитанные и экспериментальные кривые постоянной шумовой температуры усилителей на биполярных и полевых транзисторах, вакуумных пентодах и триодах

в зависимости от частоты и сопротивления источника сигнала. Такое представление наглядно демонстрирует области оптимального по шумам согласования, которые не совпадают с областями согласования по импедансам. Описана применяемая в экспериментах схема корреляционного усиления, позволяющая уменьшить вклад собственных шумов предусилителей. Исследованы и оптимизированы согласующие трансформаторы, охлаждаемые до гелиевой температуры, использованы также входные ферритовые невзаимные элементы, охлаждаемые до гелиевой температуры. Исследовано влияние рассогласования импедансов в тракте сигнала на измеряемую величину выходного СВЧ шума. Подробно описана схема измерения СВЧ шумов с использованием пилот-сигнала для учета вклада внешних тепловых шумов, отраженных от перехода. Описана методика измерения ширины линии собственной джозефсоновской генерации и расчета формы линии генерации методом Гильберт-спектроскопии. Приведена методика расчета квазиоптического лучеводного тракта субмиллиметровых волн, обладающего малыми потерями, что позволяет свести до минимума шумы входных устройств и проводить измерения шумовых параметров с высокой точностью.

Описаны применявшиеся методы согласования в мм и субмм диапазонах с использованием интегральых широкополосных планарных спиральных и логопериодических антенн и микрополосковых согласующих трансформаторов, сверхразмерных волноводов, квазиоптического линзового лучеводного тракта.

Подробно описаны методы экранировки, калибровки и фильтрации для устранения влияния внешних шумов. Это оказывается весьма важным, поскольку уровень собственных шумов сверхпроводниковых переходов и устройств значительно меньше, чем тепловые шумы измерительной аппаратуры, находящейся при комнатной темпетаруре, меньше флуктуаций магнитного поля Земли и существующих магнитных и электрических наводок. Описаны практические приемы, использованные при измерениях шумов сверхпроводниковых переходов, проведено сравнение эффективности методов подвода сигнала к сверхпроводниковым переходам, использования коаксиальных, витых двухпроводных, двухпроводных в экране и др. линий при различных вариантах подключения заземления. Описаны практические фильтры и экраны, применяемые в криогенных экспериментах.

Предложен, обоснован и апробирован метод калибровки по шумам с использованием в качестве источника шума СИС перехода смещенного по постоянному напряжению выше энергетической щели. Проведено исследование влияния структуры перехода, механизма

и

проводимости, наличия токов утечки, различных способов соединения переходов, температуры, СВЧ облучения, рассогласования импедансов на точность калибровки по шумам СИ С перехода. Выведены соотношения, позволяющие учитывать влияние этих факторов для повышения точности измерений.

Вторая часть посвящена исследованию шумов в различных типах сверхпроводниковых переходов со слабыми связями. В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований шумов в сверхпроводниковых точечных контактах, которые были первыми из числа реализованных, они подробно изучены в широком диапазоне сопротивлений, частот, температур, материалов. Они отличаются простотой изготовления и возможностью реализовать микроскопические размеры. Подробно исследованы точечные контакты типа сверхпроводник-сужение сверхпроводник МЬ-ЫЬ и ИЬ-У, а также контакты типа сверхпроводник-сужение-нормальный металл ЫЬ-Си и V-Си при различных значениях нормального сопротивления переходов, что соответствует различным значениям эффективной длины перехода. Измерения шумов в СТК позволили исследовать источники шумов и механизмы их преобразования в широком диапазоне сопротивлений и характерных напряжений переходов. Было обнаружено существенное возрастание шумов в районе критического тока по сравнению с расчетами в рамках существовавшей теоретической модели. Предложена модель возрастания шумов за счет широкополосной джозефсоновской генерации, попадающей в полосу усилителя. Измерен фликкер-шум в таких переходах при разных значениях сопротивления и критического тока, разных уровнях теплопритока, в контакте с жидким гелием и без него, что позволило сделать вывод о незначительном вкладе процесса кипения гелия на \/{ шум. Отмечено, что 1 /I шумы могут быть описаны с использованием различных моделей, но ни одна из них не может служить универсальной для описания таких шумов. Исследования СВЧ шумов позволили впервые количественно подтвердить модель собственной джозефсоновской генерации в качестве источника широкополосного шума.

Детальные исследования токового шума позволили установить связь параметра депрессии дробового шума с микроскопическими параметрами перехода и механизмами проводимости.

Впервые проведено исследование шумов переходов сверхпроводник-нормальный металл, обнаружено возрастание шумов в районе энергетической щели и рост спектральной плотности шумов с ростом тока.

Пятая глава посвящена исследованию шумов в планарных мостиках переменной толщины (МПТ), изготовленных из пленок олова, в которых размер перемычки между электродами контролируется более точно по сравнению с точеными контактами, что позволяет делать выводы о характерных микроскопических параметрах, таких как длина свободного пробега, диффузионная длина и др. В отличие от других типов джозефсоновских переходов в мостиках реализуется металлический (нетуннельный) механизм проводимости, поэтому важно исследовать шумы в МПТ для понимания влияния механизма проводимости на шумовые свойства джозефсоновских переходов. В мостиках переменной толщины впервые обнаружен новый эффект - разделение максимумов шума при охлаждении мостиков, один из максимумов шума находится на выходе из критического тока, а другой в максимуме дифференциального сопротивления. В мостиках с малым критическим током и при температуре вблизи критической эти максимумы сливаются, а по мере снижения температуры ниже критической они локализуются при разных токах, что можно объяснить в рамках модели шумов критического тока сверхпроводниковых переходов связанной с широкополосной джозефсоновской генерацией. Отмечено, что незначительное, много меньше чем по формуле Шотки, возрастание шума с ростом тока может быть связано с наличием избыточного тока и процессом андреевского отражения.

В шестой главе приведены результаты исследований шумов в планарных туннельных переходах типа сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник (СИС), которые нашли наибольшее практическое применение среди сверхпроводниковых переходов. Широкий цикл экспериментов был проведен с СИС переходами ЫЬ-АЮх-ЫЬ размером от 10x10 до 1x1 мкм. Важной особенностью измерений была возможность отделить шумы туннельного перехода, связанные с эффектом Джозефсона, подавлением сверхпроводящего тока магнитным полем. Исследование шумов СИС переходов позволило предложить и обосновать методику калибровки на СВЧ с использованием дробовых шумов СИС переходов. При подавлении эффекта Джозефсона наблюдается шум, соответствующий преобразованию широкополосных флуктуаций на квадратичной нелинейности перехода. Обнаружено, что в последовательной цепочке переходов величина дробового шума меньше, чем в одиночном переходе. Подтвержден вклад широкополосной джозефсоновской генерации в выходной шум джозефсоновских туннельных переходов, причем подавление критического тока значительно ослабляет дополнительные шумы, связанные с джозефсоновской генерацией.

В седьмой главе описан цикл исследований источников шумов и механизмов их преобразования в УВаСиО и ТЮаВаСиО ВТСП джозефсоновских переходах на бикристаллической границе. Исследована связь между различными источниками в зависимости от характерных размеров переходов, напряжения смещения и типа переходов. Проведено сравнение интегрального влияния шумов ВТСП переходов, измеренных по ширине линии джозефсоновской генерации А( и по размытию ВАХ перехода, характеризуемому Д1фл . Шумовой ток может служить хорошей мерой для оценки интегрального воздействия шумов на переход, причем не зависящей от критического тока и нормального сопротивления. Измеренные значения Д1фл составили 0,6 мкА для шумового сглаживания ВАХ вблизи 1с и 1,8 мкА пересчитанные из ширины линии генерации. Увеличение шума по сравнению с расчетом по резистивной модели с тепловым источником шума объясняется наличием дополнительных источников шума в исследованных переходах. При напряжениях выше 1 мВ дробовой шум совместно с шумом типа \/{ могут дать значительный вклад в полный шум перехода. В случае чисто туннельного перехода при 4,2 К шум удваивается по сравнению с тепловым при напряжении смещения выше 1 мВ. Компонента 1 /{ при 1,2 мВ дает примерно такой же вклад в полный шум как тепловая и дробовая компоненты. Наблюдавшиеся зависимости дробового и \/{ шума поддерживают модель диэлектрической границы зерен с высокой плотностью локализованных состояний.

В четвертой части исследованы специфические механизмы преобразования шумов в сверхпроводниковых переходах, связанные с сильной нелинейностью вольтамперной характеристики и наличием сильного диссипативного процесса джозефсоновской генерации. В восьмой главе разработана модель преобразования шумов джозефсоновского перехода в окрестности критического тока, что связано с наличием низкочастотных компонент широкополосной джозефсоновской генерации. Исследована зависимость шумов джозефсоновского перехода в окрестности ступеней Шапиро и показано, что возрастание шумов связано с наличием низкочастотных компонент широкополосной джозефсоновской генерации, а также преобразованием вниз за счет смешения с внешним СВЧ сигналом. Впервые проведено детальное исследование джозефсоновского преобразования и шумов в СИС переходах. Показано, что соотношния для коэфициентов преобразования шумов, выведенные для джозефсоновских переходов, применимы для объяснил преобразования сигнала и шума на джозефсоновской нелинейности СИС переходов. Проведен анализ различных режимов преобразования шумов и их вклада в шумы СИС

перехода в зависимости от положения рабочей точки на В АХ, уровня мощности гетеродина и величины приложенного постоянного магнитного поля. Проведено сравнение с моделью Аверина и отмечено, что эти модели не противоречат друг другу и могут применяться одна более успешно в многомодовых контактах, соответствующих резистивной модели, а другая - в микроконтактах.

В девятой главе предложено и подробно обосновано применение модели преобразования шумов на квадратичной нелинейности сверхпроводниковых переходов. Проведен анализ вклада таких шумов в СИС и СИН переходах для практически реализуемых значений уровня и полосы воздействующих шумов, с учетом емкости переходов и типичных значений сопротивления. Отмечено, что такой механизм шума может давать значительный вклад в случае воздействия внешних широкополосных тепловых шумов.

Эта модель позволяет объяснить возрастание шумов в районе сильной нелинейности ВАХ, а также форму спектральной зависимости в различных типах сверхпроводниковых переходов.

В пятой части приведены результаты исследования шумов в наиболее чувствительных сверхпроводниковых приемных и усилительных устройствах.

В десятой главе исследованы шумовые и динамические характеристики детекторов на квазичастичной и джозефсоновской нелинейности сверхпроводниковых переходов и сделаны оценки предельных параметров в зависимости от типа переходов, режима работы и частоты сигнала. Джозефсоновский детектор в режиме селективного отклика представляет собой перспективный тип устройства для анализа спектров в миллиметровом диапазоне волн. В нем выходной сигнал имеет особенность при напряжении V смещения по постоянному току, соответствующем частоте внешнего излучения У=Ф(/. Эта особенность связана с частичной синхронизацией джозефсоновских колебаний внешним сигналом и образованием зародыша ступени Шапиро при увеличении мощности сигнала. Спектральное разрешение такого детектора связано с шириной линии собственной джозефсоновской генерации и обычно составляет порядка 1 ГГц. Особенностью такого режима является его значительно более высокая чувствительность к узкополосному излучению по сравнению с широкополосным излучением. Преобразование Гильберта от такого селективного отклика позволяет непосредственно получить спектр воздействующего сигнала.

Для создания гильберт-спектрометров миллиметрового диапазона волн был разработан, изготовлен и исследован широкополосный джозефсоновский детектор на основе шунтированных туннельных

переходов. Исследованы вопросы насыщения, шумов, динамического диапазона таких устройств и предложены методы расширения диамического диапазона, в частности с помощью низкоиндуктивных шунтов и фильтров. Разработан, создан и исследован макет квазиоптического ВТСП гильберт-спектрометра для диапазона частот 350850 ГГц. Исследован режим джозефсоновского детектирования на СИС переходах и ВТСП джозефсоновских переходах на субмиллиметровых волнах. Рассчитаны и измерены предельные параметры селективного детектора и гильберт-спектрометра на базе такого детектора. Методом Гильберт-спектроскопии измерена ширина и форма линии джозефсоновской генерации.

В одиннадцатой главе подробно исследованы шумы смесителей на основе СИС и джозефсоновских переходов. Подробно исследован режим джозефсоновского преобразования в СИС смесителе. Разработана модель джозефсоновского преобразования шумов на основной и высших гармониках и рассчитан вклад такого преобразования в шумы СИС смесителя.

Традиционно сверхпроводниковые смесители миллиметрового диапазона создавались на основе волноводных конструкций, которые могут быть точно настроены на рабочей частоте и обеспечить однополосный режим приема. Однако с продвижением в субмиллиметровый диапазон создание таких конструкций значительно усложняется, поскольку размеры уменьшаются до долей миллиметра, а допуски оказываются на уровне десятков микрон. При этом значительно возрастают потери в волноводах и поршнях, что ведет к увеличению потерь преобразования. Создан и исследован смеситель включающий комплементарную эквиугольную спиральную антенну, в центре которой расположена цепочка из пяти соединенных последовательно по СВЧ и параллельно по ПЧ и НЧ СИС переходов площадью 1,5 мкм2 каждый. Такое соединение, совместно с шестью индуктивными соединительными элементами и двумя развязывающими емкостями позволяет согласовать СИС смеситель в уникально широком диапазоне частот 80-160 ГГц. Отметим, что столь широкополосного согласования нельзя достичь ни в волноводных конструкциях с аналогичными цепочками, где ширина полосы определяется волноводом, ни в квазиоптических с интегральными трансформаторами, поскольку трансформаторы ограничивают мгновенную ширину полосы. Шумовая температура такого приемника составила 80 К на частоте гетеродина 108 ГГц. Даже в отсутствие гетеродина на зависимости выходного шума наблюдалось влияние холодной и теплой нагрузок, что указывает на насыщение смесителя по входу широкополосным в полосе порядка 100 ГГц тепловым излучением с

эффективной температурой порядка 300 К. Такое насыщение приводит к увеличению шумовой температуры примерно до 180 К. Введение в тракт сигнала холодного аттенюатора с ослаблением 8,8 дБ снижает приведенную ко входу эффективную шумовую температуру приемника до 80 К.

В экспериментальных работах с джозефсоновскими смесителями миллиметрового диапазона волн, как правило, реализуется случай слабой связи с внешней системой, при этом условии ДП можно рассматривать как автономный, для которого расчет дает сравнительно низкие значения Тш ~50 К для смесителя с внешней накачкой в коротковолновой части миллиметрового диапазона при Т=4,2 К, что соответствует экспериментальным результатам. В этом случае потери преобразования, приведенные к смесительному элементу, малы (К~1). На практике основной интерес представляют потери, приведенные на входной фланец приемника, поэтому в приемниках стремятся осуществить сильную связь с электродинамической системой.

Проведенный анализ показал, что если в джозефсоновском смесителе преобразование происходит на достаточно высокую частоту, превышающую ширину линии собственной генерации перехода, то простая модель амплитудно модулированных колебаний гетеродина становится неприменимой. Джозефсоновский переход уже нельзя считать безынерционным по ПЧ. В частности, амплитуда преобразованного сигнала зависит от знака расстройки, т.е. от того, выше частота сигнала частоты гетеродина, или наоборот. Амплитуда выходного сигнала как функция напряжения смещения имеет резонансные особенности вблизи точек, отстоящих по напряжению от центра ступени на величину, сответствующую промежуточной частоте.

Экспериментально исследован процесс преобразования сигнала и шумов в СИС смесителе на гамониках частоты гетеродина, а также насыщение смесителя. Отмечено, что в оптимальном режиме шумы гармонического смесителя не превышают более чем в 1,5-2 раза шумов в основном режиме на первой гармонике.

Разработана аналитическая модель преобразования шумов смесителя в случае высоких значений промежуточной частоты, первоначально проверенная на точечных контактах, эта модель получила подтверждение и развитие при исследовании джозефсоновского преобразования на СИС переходах. Обнаружено, что сильная связь дозефсоновского смесителя с внешней системой приводит к значительному возрастанию шумов. Проведен детальный анализ механизмов преобразования шумов, позволивший сделать вывод, что реализация малошумящего режима преобразования возможна в случае

эффективного снижения ширины линии генерации с помощью низкочастотного шунта и применением высокой промежуточной частоты

Двенадцатая глава посвящена исследованию шумов сквид-усилителей. Разработана и исследована серия сверхмалошумящих усилителей на основе сверхпроводниковых квантовых интерферометров. Предложен новый оригинальный тип многопетлевого сквида с параллельным соединением петель и последовательным соединением входных витков. Шумовая температура такого усилителя близка к квантовому пределу. Экспериментально, аналитически и численно исследованы процессы усиления сигнала и преобразования шумов в высокочастотном усилителе на основе сверхпроводникового квантового интерферометра. Теоретически предсказан и экспериментально обнаружен новый эффект возрастания или уменьшения выходного шума сквида в зависимости от знака вольтпотокового коэффициента передачи. Для объяснения этого эффекта разработана модель с частично коррелированными источниками напряжения и тока шумов. Предложена эквивалентная схема оптимального согласования сквида, содержащая последовательный и параллельный резонансные контуры. С использованием оригинальной конструкции многопетлевого сквида и оптимизированных интегральных согласующих цепей на частоте сигнала 1,1 ГГц получена шумовая температура усилителя около 1 К и коэффициент усиления по мощности более 10 дБ.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Впервые проведено комплексное исследование шумовых свойств сверхпроводниковых переходов со слабыми связями в широком диапазоне типов и параметров переходов, на частотах от единиц Герц до сотен Гигагерц, установлена природа шумов в зависимости от характерных размеров перехода, постоянного тока смещения и частоты.

2. Экспериментально обнаружена "тонкая" структура зависимости шумов джозефсоновского перехода от постоянного смещения в окрестности критического тока и ступеней, что, в зависимости от параметров перехода и внешнего воздействия, связано с наличием низкочастотных компонент широкополосной джозефсоновской генерации, преобразованием шумов на низкие частоты за счет смешения с внешним СВЧ сигналом, множественным андреевским отражением.

3. Исследованы токовые шумы различных типов сверхпроводниковых переходов. Показано, что при напряжениях, превышающих 1 мВ, шумовые свойства описываются моделью дробового шума с учетом

геометрии слабой связи, характеризуемой отношением диффузионной длины к эффективной длине перехода. Обнаружено, что в последовательной цепочке переходов величина дробового шума меньше, чем в одиночном переходе. Предложен и обоснован метод прецизионной калибровки по шумам с использованием СИС перехода в качестве источника шума.

4. Обнаружена связь нелинейных и флуктуационных свойств различных типов сверхпроводниковых переходов, что объясняется специфическим преобразованием широкополосных внутренних и внешних шумов на квадратичной нелинейности слабой связи.

5. Разработана и исследована серия сверхмалошумящих усилителей на основе сверхпроводниковых квантовых интерферометров. Предложен новый оригинальный тип многопетлевого сквида с параллельным соединением петель и последовательным соединением входных витков. Шумовая температура такого усилителя на частоте 1,1 ГГц порядка 1 К, что близко к квантовому пределу. Создана модель преобразования шумов в сквид усилителе с учетом корреляции различных компонент шума и впервые обнаружен эффект влияния знака вольтпотокового коэффициента передачи на положение по частоте минимума шумовой температуры.

6. Подробно исследован режим джозефсоновского преобразования в СИС смесителе. Разработана модель джозефсоновского преобразования шумов на основной и высших гармониках и рассчитан вклад такого преобразования в шумы СИС смесителя.

7. Разработаны, созданы и экспериментально исследованы квазиоптические джозефсоновские селективные детекторы на частоты до 850 ГГц. Исследован режим джозефсоновского детектирования на шунтированных СИС переходах и ВТСП джозефсоновских переходах на субмиллиметровых волнах. Измерены шумовые и сигнальные параметры селективного детектора и Гильберт-спектрометра на базе такого детектора.

8. Проведен цикл комплексных исследований источников шумов и механизмов их преобразования в ВТСП джозефсоновских переходах. Обнаружены дробовые шумы в высокоомных ВТСП джозефсоновских переходах. Исследован вклад различных источников в зависимости от типа переходов, их характерных размеров и напряжения смещения.

9. Полученные результаты исследования шумов использованы при разработке малошумящих устройств и реализованы в конструкциях сквид усилителей, СИС смесителей, джозефсоновских детекторов и смесителей,

Гильберт-спектрометров на низкотемпературных и высокотемпературных сверхпроводниках.

10. Разработана методика и техника проведения измерений шумов в сверхпроводниковых переходах для различных частот наблюдения и импедансов переходов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

А1. В.Н.Губанков, М.А.Тарасов, "Низкочастотный шум джозефсоновских переходов", Радиотехника и электроника, т. 25 (1980),

в. 2, стр. 381-384.

А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, М.А.Тарасов, "Шумовые свойства джозефсоновских переходов", Сверхпроводимость в технике, тр. 2 Всес. конф. по технич. исп. сверхпроводимости, Ленинград, 26-28 сент., 1983

г., т.2, стр. 7-9.

А2. В.П.Дьяков, К.К.Лихарев, М.А.Тарасов, "Преобразование вниз на джозефсоновском контакте при больших значениях промежуточной частоты", Радиотехника и электроника, т.25, N 8, (1980), с. 1736-1744.

A.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, В.П.Дьяков, М.А.Тарасов, "Исследование джозефсоновского смесителя со сверхвысокой промежуточной частотой", Препринт ИРЭ АН СССР N 21(277), 1979, 25 стр.

A3. В.С.Аблязов, С.А.Андреев, А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, В.П.Дьяков, А.И.Жуков, А.Г.Кисляков, К.А.Рулев, М.А.Тарасов, С.Ю. Турыгин, В.И.Чернышев, "Модуляционный супергетеродинный радиометр 2-мм диапазона волн с джозефсоновским преобразователем частоты на входе", Радиотехника и электроника, т.26 (1981), N 1, стр. 167-172.

А4. V.P.D'yakov, V.N.Gubankov, M.A.Tarasov, A.N.Vystavkin, "Frequency conversion of millimeter radiation to X-band with superconducting point contacts", IEEE Trans. Magn., v. 17, N 1, (1981), pp. 819-821.

B.П.Дьяков, К.К.Лихарев, М.А.Тарасов, "Преобразование вниз на джозефсоновском контакте при больших значениях промежуточной частоты", Препринт ИРЭ АН СССР N 22(278), 1979, 20 стр.

А5. А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, В.П.Дьяков, М.А.Тарасов, "Токовый шум в сверхпроводящих точечных контактах", Письма в ЖТФ, т.7, в. 5, (1981), стр. 283-287.

А6. А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, М.А.Тарасов, "О механизмах фликкер-шума в джозефсоновских переходах", Радиотехника и электроника, т.28, N 8, (1983), стр. 1668-1670.

А7. А.Н.Выставкин, М.А.Тарасов, "Связь нелинейных и флуктуационных свойств слабых связей сврхпроводник-нормальный металл", Письма вЖТФ, т.9, вып. 14, (1983), стр. 869-872.

Н.М.Марголин, М.А.Тарасов, "Нелинейные электрофизические явления и детектирование миллиметрового излучения в микроконтактах сверхпроводник-нормальный металл", Сб. докл. 4 Чехословацк. Симп. по Слаб. Сверхпров., 1986, стр. 35-37.

А8. А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, В.П.Дьяков, М.А.Тарасов, "Шумовые свойства джозефсоновских точечных контактов на СВЧ", Радиотехника и электроника, т. 28, N 12, (1983), стр. 2457-2459.

А9. А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, В.Е.Журавлев, В.П.Кошелец, Ю.В.Обухов, М.А.Тарасов, "Низкочастотные шумы в сверхпроводниковых туннельных переходах", ЖТФ, т.53, в. 12, (1983), стр. 2405-2408.

А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, В.П.Кошелец, М.А.Тарасов, "Шумовые свойства квазичастичных сверхпроводниковых слабых связей", 21 Междунар. конф. стран-членов СЭВ по физ. низк. темпер., Варна, 11-14 окт., 1983 г., стр. 75-76.

V.Yu.Belitsky, V.P.Koshelets, I.L.Serpuchenko, M.A.Tarasov, L.V.Filippenko, S.V.Shitov, "Superconducting tunnel junction noise generator and. SIS mixer noise measurements", 20 Eur. Microwave Conf., 10-13 Sept., 1990, Budapest, Hungary, pp. 816-820.

A10. В.Ю.Белицкий, М.А.Тарасов, "Нелинейный преобразователь", Авт. свидетельство на изобр. N 1322485, заявка N 3944583, от 19 авг. 1985 г

АН. А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, С.Ю Турыгин, М.А.Тарасов, "Особенности преобразования частоты на джозефсоновских переходах в случае сильной связи с электродинамической системой", Радиотехника и электроника, т.32, N2, (1987), стр. 401-409.

А.Н.Выставкин, В.Н.Губанков, М.А.Тарасов, С.Ю.Турыгин, "Шумы джозефсоновских переходов в случае сильной связи с внешней СВЧ системой", 4 Всес. Конф. "Флуктуационные явления в физических системах", Пущино, Моск. обл., 14-17 сент., 1985г., стр.119-120.

A.N.Vystavkin, V.N.Gubankov, M.A.Tarasov, S.Yu.Turygin, "Noise in intimately tied with external RF system Josephson junctions",17 Int. Symp. Tieftemperaturphysik und Kryoelektronik, Georgenthal, 4-8 Nov., 1985, pp. 113-116.

А12. V.Yu.Belitsky, V.N.Gubankov, V.P.Koshelets, G.A.Ovsyannikov, I.L.Serpuchenko, S.V.Shitov, M.A.Tarasov,

A.N.Vystavkin, "Refractory material SIS junction structures", IEEE Trans. Magn., (1987), v. 23, N 2, pp. 684-687.

В.Ю.Белицкий, А.Н.Высгавкин, В.Н.Губанков, В.П.Кошелец, М.А. Тарасов, С.В.Шитов, "Смесители 4-мм диапазона длин волн на сверхпроводниковых туннельных переходах", тр. 15 Отраслевой научн.-техн. конф., Ленинград, 20-22 ноября, 1985, стр. 84-85.

V.Y.Belitsky, I.L.Serpuchenko, M.A.Tarasov, A.N.Vystavkin, "MM waves detector using integrated structure with SIS junction, stripline tranformer and spiral antenna", Int. Supercond. Electron. Conf., June 12-13, 1989, Kikaishinko-Kaikan, Tokyo, Japan, pp. 179-182.

В.Ю.Белицкий, М.А.Тарасов, "Тенденции создания криогенных приемников миллиметровых волн",в сб. "Итоги науки и техники", сер. Электроника, т. 26, М„ ВИНИТИ, 1990, стр. 75-106.

А13. И.Ю.Белицкий, А.Н.Выставкин, И.Л.Серпученко, М.А.Тарасов, "Насыщение и шумы квантового СВЧ детектора на сверхпроводниковых туннельных переходах", Письма в ЖТФ, т.14, вып.7, (1988), стр. 620-625.

V.Yu.Belitsky, I.L.Serpuchenko, M.A.Tarasov, A.N.Vystavkin, "Saturation and noise of microwave quantum SIS detector", 18 Eur. Microwave Conf., Stockholm, Sweden, 12-15 Sept., 1988, pp. 195-199.

A14. В.Ю.Белицкий, А.Н.Выставкин, И.Л.Серпученко, М.А.Тарасов, "Преобразование на гармониках частоты гетеродина в смесителе на сверхпроводниковых туннельных переходах", Радиотехника и электроника, т.35, N 1, (1990), стр. 191-201.

V.Yu.Belitsky, I.L.Serpuchenko, M.A.Tarasov, A.N.Vystavkin "Subharmonically pumped SIS mixer", Proc. 19 European Microwave Conf., EMC-19, London, 4-7 Sept., 1989, pp. 1023-1028.

V.Yu.Belitsky, I.L.Serpuchenko, M.A.Tarasov, A.N.Vystavkin, "Subharmonically pumped SIS mixer", Int. Conf. on mm waved and far infrared technology, Beijing, China, June 19-23, 1989, pp. 268-271

A15. V.Yu.Belitsky, I.L.Serpuchenko, M.A.Tarasov, "Shot noise in superconducting single junctions and arrays", in WEAK SUPERCON DUCTIVITY, ed. S.Benacka, M.Kedro, NY, 1990, pp.191-195.

A16. V.Yu.Belitsky, M.A.Tarasov, "SIS junction reactance complete compensation", 1990 Appl. Supercond. Conf., Snowmass, CO, USA, 24-28 Sept., 1990, IEEE Trans. Magn., v. 27, N 2, pt. 4, pp. 2638-2641.

A17. M.A.Tarasov, V.Yu.Belitsky, G.V.Prokopenko, L. Filippenko, V.P.Koshelets, "DC SQUID RF amplifier with external mm-wave pumping

and its testing by SIS junction noise", Supercond. Sci. Technol., v. 4, (1991), pp. 644-646.

М.А.Тарасов, В.Ю.Белицкий, "Усилитель промежуточной частоты на основе двухконтактного планарного сквида", тр. 21 Всесоюзн. конф. "Радиоастрономическая аппаратура", Ереван, 19-21 окт. 1989, стр. 107108.

А.Н.Матлашов, М.А.Тарасов, "Сверхпроводящие квантовые интерферометры", в сб. "Итоги науки и техн.", сер. Электроника, т.26, М.,ВИНИТИ, 1990, стр. 3-37.

M.A.Tarasov, V.Yu.Belitsky, "DC SQUID RF amplifier", Proc. 17th USSR-Japan Electronics Symposium, Moscow, Oct. 23, 1990, Journal of Advanced Science, v.3, N 3, (1991), pp. 97-104.

A18. V.Yu.Belitsky, M.A.Tarasov, S.A.Kovtonjuk, L.V.Filippenko, O.V.Kaplunenko, "Low noise completely quasioptical SIS receiver for radioastronomy at 115 GHz", Int. J. Infrared and MM waves, v. 13, N 4, 1992, pp.389-396.

A.N.Vystavkin, M.A.Tarasov, V.P.Koshelets, S.V.Shitov, V.Yu.Belitsky, S.A.Kovtonjuk, V.K.Kaplunenko, G.V.Prokopenko, L.V.Filippenko, A.V.Shchukin, O.V.Kaplunenko, M.I.Khabipov, S.Yu.Turygin, "SIS junction mm wave receivers", 22 European Microwave Conf., 24-27 Aug., 1992, Helsinki, Finland, pp. 981-986.

A19. В.Ю.Белицкий, М.А.Тарасов, С.А.Ковтонюк, Л.В.Филиппенко, "Малошумящий квазиоптический приемник на основе туннельного перехода сверхпроводник-изолятор-сверхпроводник", Радиотехника и электроника, т. 37, N 7, (1992), стр. 1311-1315.

A.N.Vystavkin, M.A.Tarasov, V.P.Koshelets, et al., "SIS junction mm wave receivers", Int. Conf. MM Wavas and Far Infrared Technol., Aug. 1721, 1992, Beijing, China, pp. 43-45.

A20. M.A.Tarasov, V.Yu.Belitsky, G.V.Prokopenko, "DC SQUID RF amplifiers", IEEE Trans. Appl. Supercond., v.2, N2, (1992), pp. 79-83.

M.A.Tarasov, V.Yu.Belitsky, G.V.Prokopenko, L.V.Filippenko, "DC SQUID RF amplifiers noise properties", 6-th Sci. Cinf. on Fluct. Phenom. in Phys. Syst., Sept. 23-27, 1991, Palanga, Lithuania, pp. 138-139.

A21. M.A.Tarasov, V.Yu.Belitsky, G.V.Prokopenko, L.V.Filippenko, "Multiloop integrated dc SQUID low noise RF amplifier", Cryogenics, 1992, v. 32, ICEC Supplement, pp.505-508.

A22. M.A.Tarasov, V.Yu.Belitsky, G.V.Prokopenko, L.Filippenko, "Multiloop integrated dc-SQUID low noise RF amplifiers", 4 Int. Conf. on SQUIDs and their applications, SQUID-91, Berlin, Germany, June 18-21, 1991, published in "Superconducting devices and their applications", ed.

H.Koch, H.Lubbig, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992, Springer proceedings in Physics, v. 64, pp. 411-414.

A23. M.A.Tarasov, S.V.Shitov, V.P.Koshelets, G.V.Prokopenko, "Integrated receiving structure comprising complementary spiral antenna and tuned parallel biased SIS array", IEEE Trans. Appl. Supercond., v.3, N 1, (1993), pp. 2254-2256.

A.N.Vystavkin, V.Yu.Belitsky, V.K.Kaplunenko, V.P.Koshelets, S.A.Kovtonjuk, G.V.Prokopenko, A.V.Shchukin, S.V.Shitov, M.Tarasov, "Integration of SIS mixers, superconducting local oscollators and other elements into receiver chips for 100-700 GHz", 4 Int. Symp. Space Terahertz Technol., March 30 - April 1, (1993), Los Angeles, CA, USA, pp. 672-691.

A24. Г.В.Прокопенко, М.А.Тарасов, "Электронный блок смещения для сверхпроводниковых устройств", Приборы и техника эксперимента, 1994, N2, стр. 192-197.

А25. М.А.Тарасов, Г.В.Прокопенко, С.В.Якобссон, В.П.Кошелец, С.А.Ковтонюк, К.Н.Холмстедт, Л.В.Филиппенко, И.Л.Серпученко, С.В.Шитов, А.Н.Выставкин, Э.Л.Коллберг, "Преобразование на джозефсоновской нелинейности и шумы в СИС смесителе на 500 ГГц", Радиотехника и электроника, 1994, т. 39, N 12, стр.2090-2102

A.N.Vystavkin, M.A.Tarasov, G.V.Prokopenko, "Performance limits of Josephson mixers at submillimeter waves", 3 Int. Conf. on MM wave and Far Infrared Science and Technol., Aug. 22-26, 1994, Guangzhou, China, pp. 141-144.

M.A.Tarasov, G.V.Prokopenko, S.WJacobsson, V.P.Koshelets, S.A.Kovtonjuk, C.N.Holmstedt, L.V.Filippenko, I.L.Serpuchenko, S.V.Shitov, A.N.Vystavkin, E.L.Kollberg, "Experimental studies of Josephson mixing in SIS junctions with 500 GHz band local oscillator", 3 Int. Conf. on MM-Wave and Far Infrared Science and Technol., Aug. 22-26, 1994, pp. 149-152.

Г.В.Прокопенко, М.А.Тарасов, В.П.Кошелец, С.В.Шитов, И.Л.Лапицкая, С.В.Якобссон, Э.Л.Коллберг, "Исследование детекторного отклика сверхпроводниковых структур на частотах до 2 ТГц", 30 Совещ. по Физ. Низк. Темпер., 6-8 сент. 1994, Дубна, стр. 220221.

A.Vystavkin, M.Tarasov, G.Prokopenko, S.Shitov, SJacobsson, V.Koshelets, S.Kovtonjuk, C.Holmstedt, L.Filippenko, I.Lapitskaya, E.Kollberg, "Studies of Josephson mixing in SIS junctions", 24 European Microwave Conf., 5-8 Sept., 1994, pp. 1949-1954.

M.Tarasov, G.Prokopenko, L.Filippenko, I.Lapitskaya, A.Vystavkin, "Noise of Josephson conversion near Shapiro steps in SIS junctions", 7-th

Vilnius Conf. on Fluct. Phenom. in Phys. Syst., Oct. 4-7, 1994, Palanga, Lithuania, p. 63.

A26. M.A.Tarasov, G.V.Prokopenko, V.P.Koshelets, I.L.Lapitskaya, L.V.Filippenko, "Integrated rf amplifier based on dc SQUID", IEEE Trans. Appl. Supercond., (1995), v. 5, N 2, pp. 3226-3229.

A27. M.A.Tarasov, A.Shul'man, G. Prokopenko, V.Koshelets,

0.Polyanski, I.Lapitskaya, A.Vystavkin, "Quasioptical Hilbert transform spectrometer", IEEE Trans. Appl. Supercond., (1995), v. 5, N 2, pp. 26862689.

M.A.Tarasov, G.V.Prokopenko, G.A.Ovsyannikov, I.L.Serpuchenko, L.V.Filippenko, V.P.Koshelets, O.Yu.Polyansky, A.N.Vystavkin, "Quasioptical Josephson direct detectors for mm-wave specrtum analysis", Int. Conf. on MM and Submm Waves and Appl., 10-14 January, 1994, San Diego, CA, USA, Proceedings SPIE, v. 2250, pp. 291-294.

A28. M.Tarasov, Z.Ivanov, "Optimization of input impedance and mechanism of noise suppression in a dc SQUID RF amplifier", IEEE Trans. Appl. Supercond., v.6, N 2, June 1996, pp. 81-86.

M.Tarasov, L.Filippenko, A.Baryshev, A.Vystavkin, T.de Graauw, W.Luinge, "Experimental studies of SQUID amplifier at 1 GHz with SIS mixer as a source of signal", EUCAS'95, 3-6 July 1995, Edinburgh, Scotland., pp. 763-768.

A29. М.А.Тарасов, З.Г.Иванов, Л.В.Филиппенко, А.Н.Выставкин, "Механизм подавления шумов в сверхпроводниковом квантовом интерференционном усилителе", Радиотехника и Электроника, т.41, N 11, стр. 1398-1405, 1996.

АЗО. A.Vystavkin, M.Tarasov, V.Kaplunenko, L.Filippenko,

1.Abramova, "600 GHz superconducting receiver integrated circuit comprising log-periodic antenna, SIS mixer and SQUID array local oscillator", Int. Conf. on MM & Submm Waves and Appl., Denver, Co, 5-8 Aug., 1996, p.84-85.

A31. M. Tarasov, A.Shul'man, O.Polyansky, E.Kosarev, Z. Ivanov, E. Stepantsov, G.Fisher, E. Kollberg, T. Claeson, "350-750 GHz response and noise in YBCO bicrystal Josephson junctions", presented at Applied Superconductivity Conference-96, 25-30 Aug. 1996, Pittsburgh, Penn., USA, report EVE-1.

M.Tarasov, A.Shul'man, O.Polyansky, Z.Ivanov, G.Fischer, E.Kollberg, T.Claeson, E.Stepantsov, "Submillimeter wave response and noise in HTS Josephson junctions", Int. Conf. on MM & Submm Waves and Appl., Denver, Co, 5-8 Aug., 1996, p. 89-90.

M. Tarasov, A.Shul'man, O.Polyansky, A.Vystavkin, E. Stepantsov, E.Kosarev, Z. Ivanov, H.Ekstrem, T. Claeson, E. Kollberg,

"Quasioptical integrated HTS direct detector for Hilbert spectroscopy in 350-850 GHz band", ESA conference: FIRST, Grenoble, April 16-19, 1997.

M. Tarasov, A.Shul'man, O.Polyansky, A.Vystavkin, E. Stepantsov, E.Kosarev, Z. Ivanov, H.Ekstrem, T. Claeson, E. Kollberg, "Quasioptical integrated YBaCuO receiver for direct detection and Hilbert spectroscopy" in 350-850 GHz band, 6th Int. Superconducting Electronics Conf., ISEC'97, June 25-28, 1997, Berlin, Germany

A32. M.Tarasov, A.Vystavkin, "Supercurrent noise in Josephson junctions", 6th Int. Superconducting Electronics Conf., ISEC'97, June 2528, 1997, Berlin, Germany