Temperature fluctuations and heat transport in nanoelectronics

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Heikkilä, Tero, Dr.
dc.contributor.author Laakso, Matti
dc.date.accessioned 2012-05-31T07:19:32Z
dc.date.available 2012-05-31T07:19:32Z
dc.date.issued 2012
dc.identifier.isbn 978-952-60-4631-0 (electronic)
dc.identifier.isbn 978-952-60-4630-3 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4942 (electronic)
dc.identifier.issn 1799-4934 (printed)
dc.identifier.issn 1799-4934 (ISSN-L)
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/3532
dc.description.abstract In metallic structures at very low temperatures heat and energy are carried mostly by electrons. When these structures are small, with dimensions of the order of nanometers, many kinds of quantum phenomena become significant. The combination of heat transport with these effects, with a special focus on the random fluctuations of temperature in these systems, is the topic of this Dissertation. Using quantum transport theory, we have studied the flow of heat and charge in some prototypical nanoelectronic systems, e.g., single-electron transistor and superconductor-normal metal tunnel structure. We have devised a powerful theoretical method for the calculation of probability distributions of fluctuating quantities, especially temperature, and used it to find cases where the statistics of these fluctuations becomes non-Gaussian. We have also shown how the fluctuations of temperature affect the fluctuations of the electric current. In some cases the temperature-fluctuation induced current noise can be orders of magnitude larger than the intrinsic shot noise of the system. We also address the possibility to detect these fluctuations by monitoring the induced current noise. en
dc.description.abstract Hyvin matalaan lämpötilaan jäähdytetyissä metallirakenteissa lämpöä kuljettavat pääasiassa elektronit. Kun nämä rakenteet ovat pieniä, nanometrien kokoluokkaa, monenlaiset kvantti-ilmiöt ovat merkittäviä. Tämän väitöskirjan aiheena on näiden kvantti-ilmiöiden vaikutus lämmön kuljetukseen ja erityisesti niiden vaikutus lämpötilan satunnaisvaihteluihin. Olemme tutkineet lämmön ja varauksen kuljetusta kvanttikuljetusteoriaa käyttäen muutamissa tyypillisissä nanoelektroniikan rakenteissa, esimerkiksi yksielektronitransistorissa ja suprajohde-normaalimetalli tunneliliitoksessa. Olemme kehittäneet tehokkaan teoreettisen menetelmän lämpötilan ja muiden suureiden todennäköisyysjakaumien laskemiseen ja etsineet sen avulla tapauksia, joissa näiden suureiden satunnaisvaihteluiden statistiikka ei noudata normaalijakaumaa. Olemme myös näyttäneet miten lämpötilan satunnaisvaihtelut vaikuttavat sähkövirran kohinaan. Joissain tapauksissa lämpötilan satunnaisvaihteluiden aikaansaama virtakohina voi olla kertaluokkia suurempi kuin johtimen normaali raekohina. Tutkimme myös miten lämpötilan satunnaisvaihtelut voitaisiin havaita seuraamalla niiden aikaansaamaa sähkövirran kohinaa. fi
dc.format.extent 118
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso en en
dc.publisher Aalto University en
dc.publisher Aalto-yliopisto fi
dc.relation.ispartofseries Aalto University publication series DOCTORAL DISSERTATIONS en
dc.relation.ispartofseries 64/2012
dc.relation.haspart M. A. Laakso, T. T. Heikkilä, and Yuli V. Nazarov. Fully Overheated Single-Electron Transistor. Physical Review Letters, Volume 104, Number 19, 196805, May 2010. © 2010 American Physical Society (APS). By permission. [article1.pdf]
dc.relation.haspart M. A. Laakso, T. T. Heikkilä, and Yuli V. Nazarov. Giant current fluctuations in an overheated single-electron transistor. Physical Review B, Volume 82, Number 20, 205316, November 2010. © 2010 American Physical Society (APS). By permission. [article2.pdf]
dc.relation.haspart M. A. Laakso, T. T. Heikkilä, and Yuli V. Nazarov. Manifestly non-Gaussian fluctuations in superconductor-normal metal tunnel nanostructures. Physical Review Letters, Volume 108, Number 6, 067002, February 2012. © 2012 American Physical Society (APS). By permission. [article3.pdf]
dc.relation.haspart M. A. Laakso, T. T. Heikkilä, and Yuli V. Nazarov. Theory of temperature fluctuation statistics in superconductor-normal metal tunnel structures. Physical Review B, April 2012. © 2012 American Physical Society (APS). By permission. [article4.pdf]
dc.relation.haspart J. Voutilainen, M. A. Laakso, and T. T. Heikkilä. Physics of proximity Josephson sensor. Journal of Applied Physics, Volume 107, Number 6, 064508, March 2010. © 2010 American Institute of Physics (AIP). By permission. [article5.pdf]
dc.relation.haspart M. A. Laakso, P. Virtanen, F. Giazotto, and T. T. Heikkilä. Nonequilibrium characteristics in all-superconducting tunnel structures. Physical Review B, Volume 75, Number 9, 094507, March 2007. © 2007 American Physical Society (APS). By permission. [article6.pdf]
dc.subject.other Physics en
dc.title Temperature fluctuations and heat transport in nanoelectronics en
dc.title Lämpötilan satunnaisvaihtelut ja lämmönkuljetus nanoelektroniikan rakenteissa fi
dc.type G5 Artikkeliväitöskirja fi
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.contributor.school School of Science en
dc.contributor.department O.V. Lounasmaa -laboratorio fi
dc.contributor.department O.V. Lounasmaa Laboratory en
dc.subject.keyword temperature fluctuations en
dc.subject.keyword heat transport en
dc.subject.keyword noise en
dc.subject.keyword lämpötilan satunnaisvaihtelut fi
dc.subject.keyword lämmönkuljetus fi
dc.subject.keyword kohina fi
dc.identifier.urn URN:ISBN:978-952-60-4631-0
dc.type.dcmitype text en
dc.type.ontasot Doctoral dissertation (article-based) en
dc.type.ontasot Väitöskirja (artikkeli) fi
dc.contributor.supervisor Törmä, Päivi, Prof.
dc.opn Altland, Alexander, Prof. Dr., University of Cologne, Germany
dc.date.dateaccepted 2012
dc.rev Levchenko, Oleksandr, Prof., Michigan State University, USA
dc.rev Pothier, Hugues, Dr., CEA-Saclay, France
dc.date.defence 2012-05-25


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account