Шумовая термометрия болометров на основе графена, синтезированного методом химического осаждения из газовой фазы

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/Гц^0.5. Чувствительность детектора ограничена шумом схемы считывания сигнала и равна 267 пВт/Гц^0.5. Низкое значение внутренней ЭМШ вместе с потенциально быстрым временем отклика делает CVD- графен перспективным материалом в области болометрии.