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Séminaire MCBT

Mardi 4 décembre 2012 à 11h00
Salle Louis Weil, E424
"Supraconductivité des films désordonnés : optimisation des détecteurs KID et effet de localisation"
Orateur : Pascale Diener, LPS, Orsay

Abstract

Un détecteur KID [1] est essentiellement une ligne micro-onde résonante, lithographiée dans un film supraconducteur. Un photon d’énergie supérieur au gap supraconducteur est détecté parce qu’il casse des paires de Cooper, modifiant ainsi l’impédance de surface ZS=RS+iωLS et donc la fréquence de la résonance ω α (LS)- 1/2 et son facteur de qualité Q α ωLS/RS. Ainsi, la sensibilité du détecteur dépend des propriétés supraconductrices du film dans lequel il est gravé. En particulier, nous verrons comment l’utilisation d’un film très désordonné permet d’améliorer drastiquement la sensibilité des détecteurs du fait de sa grande inductance cinétique [2], ce que l’on vérifie expérimentalement pour des KIDs en titanium nitride [3].

Au-delà de la détection de photons, la mesure des microrésonateurs KID permet de sonder plusieurs propriétés fondamentales des films supraconducteurs : détermination du gap et de deux temps caractéristiques, observation des fluctuations du nombre de quasiparticules et du refroidissement micro-ondes[4,5]. On présentera notamment l’étude des effets de localisation dû au désordre dans un film de TiN ayant un paramètre de Ioffe-Regel kFl de 12.7 [5].

[1] P. K. Day, H. G. Leduc, B. A. Mazin, A. Vayonakis and Jonas Zmuidzinas, broadband superconducting detector suitable for use in large arrays, Nature, 2003, 425, 817-821
[2] H. G. Leduc, B. Bumble, P. K. Day, B. H. Eom, J. Gao, S. Golwala, B. A. Mazin, S. McHugh, A. Merrill, D. C. Moore, O. Noroozian, A.D. Turner and J. Zmuidzinas, Titanium nitride films for ultrasensitive microresonator detectors, Appl. Phys. Lett., 2010, 97, 102509
[3] P. Diener, H. G. Leduc, S. J. C. Yates, Y. J. Y. Lankwarden & J. J. A. Baselmans, Design and Testing of Kinetic Inductance Detectors Made of Titanium Nitride, J. Low Temp. Phys., 2012, 167, 305-310
[4] P.J. de Visser, J.J.A. Baselmans, P. Diener, S.J.C. Yates, A. Endo and T.M. Klapwijk Number fluctuations of sparse quasiparticles in a superconductor Phys. Rev. Lett., 106, 167004.
[5] P. Diener, H. Schellevis, J.J.A. Baselmans, Homogeneous phase in TiN film : a complex impedance study, submitted to Appl. Phys. Lett.

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