Johnson noise thermometry of CVD graphene bolometers

St. Petersburg Polytechnical University Journal: Physics and Mathematics. 2024. Vol. 17. No. 3.2. P. 46–51.

Бондарева П. И., Шеин К. В., Титченко А. Н., Izmaylov R. I., Баева Э. М., Гольцман Г. Н., Гайдученко И. А.

Графен, обладая рекордно низкой электронной теплоемкостью и слабой электрон-фононной связью при низких температурах, представляет собой многообещающий материал для разработки терагерцовых болометров на основе горячих электронов. Основной проблемой является слабая зависимость сопротивления графена от температуры. В данной работе мы демонстрируем использование метода шумовой термометрии Джонсона-Найквиста для прямого измерения температуры электронов в графене. Мы исследуем теплопроводность, обусловленную электрон-фононным взаимодействием, при температуре 4,2 К. Графеновая пленка была синтезирована методом химического осаждения из газовой фазы (CVD) и перенесена на подложку кремния, покрытую термическим оксидом SiO2. Результаты исследования показали, что электрон-фононная теплопроводность имеет степенную зависимость от температуры T4, что характерно для сильно разупорядоченного графена. Мы оценили внутреннюю эквивалентную мощность шума (ЭМШ) детектора, которая определяется термодинамическими флуктуациями и равна 3 фВт/Гц0.5. Чувствительность детектора ограничена шумом схемы считывания сигнала и равна 267 пВт/Гц0.5. Низкое значение внутренней ЭМШ вместе с потенциально быстрым временем отклика делает CVD-графен перспективным материалом в области болометрии

Ключевые слова: графен, noise thermometry, болометры, Graphene, Bolometers, шумовая термометрия

ПУБЛИКАЦИЯ ПОДГОТОВЛЕНА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОЕКТА: Фотодетекторы на основе новых двумерных материалов для разработки фотонных интегральных схем (2024)