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Electron energy relaxation in disordered superconducting NbN films

Sidorova, Mariia und Semenov, Alexey und Huebers, H.-W. und Ilin, K. und Siegel, M. und Charaev, Ilya und Moshkova, Maria und Kaurova, Natalia und Goltsman, G. und Zhang, Xiaofu und Schilling, Andreas (2020) Electron energy relaxation in disordered superconducting NbN films. Physical Review B, 102, 054501. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevB.102.054501. ISSN 2469-9950.

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Kurzfassung

We report on the inelastic-scattering rate of electrons on phonons and relaxation of electron energy studied by means of magnetoconductance, and photoresponse, respectively, in a series of strongly disordered superconducting NbN films. The studied films with thicknesses in the range from 3 to 33 nm are characterized by different Ioffe-Regel parameters but an almost constant product qT l (qT is the wave vector of thermal phonons and l is the elastic mean free path of electrons). In the temperature range 14–30 K, the electron-phonon scattering rates obey temperature dependencies close to the power law 1/τe-ph ∼ T^n with the exponents n ≈ 3.2–3.8. We found that in this temperature range τe-ph and n of studied films vary weakly with the thickness and square resistance. At 10 K electron-phonon scattering times are in the range 11.9–17.5 ps. The data extracted from magnetoconductance measurements were used to describe the experimental photoresponse with the two-temperature model. For thick films, the photoresponse is reasonably well described without fitting parameters, however, for thinner films, the fit requires a smaller heat capacity of phonons. We attribute this finding to the reduced density of phonon states in thin films at low temperatures. We also show that the estimated Debye temperature in the studied NbN films is noticeably smaller than in bulk material.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/141287/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Electron energy relaxation in disordered superconducting NbN films
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sidorova, MariiaMariia.Sidorova (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Semenov, AlexeyAlexei.Semenov (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Huebers, H.-W.Heinz-wilhelm.huebers (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ilin, K.Institut für Mikro- und Nanoelektronische Systeme (IMS), Karlsruher Institut für Technolgie (KIT), Hertzstrasse 16, 76187 Karlsruhe, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Siegel, M.Institute of Micro- and Nanoelectronic Systems, University KarlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Charaev, Ilyauniversity of karlsruheNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moshkova, MariaStaatliche Pädagogische Universität Moskau/RusslandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kaurova, NataliaStaatliche Pädagogische Universität Moskau/RusslandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Goltsman, G.Staatliche Pädagogische Universität Moskau/RusslandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhang, XiaofuUniversität ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schilling, AndreasUniversity of ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:3 August 2020
Erschienen in:Physical Review B
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:102
DOI:10.1103/PhysRevB.102.054501
Seitenbereich:054501
Verlag:American Physical Society
ISSN:2469-9950
Status:veröffentlicht
Stichwörter:electron-phonon interaction, disordered superconductors
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Detektoren für optische Instrumente (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie
Hinterlegt von: Semenov, Prof.Dr. Alexey
Hinterlegt am:15 Mär 2021 14:10
Letzte Änderung:24 Okt 2023 11:52

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