Thermal effects in Coulomb-blockaded nanostructures with superconductor-insulator-normal metal junctions
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2007
Major/Subject
Optiikka ja molekyylimateriaalit
Mcode
Tfy-125
Degree programme
Language
en
Pages
65
Series
Abstract
Suprajohde-eriste-normaalimetalli (SIN) -tyypin tunneliliitoksia voidaan käyttää elektronijäähdyttiminä tai herkkinä normaalimetallin elektronilämpötilan antureina. Modernilla valmistustekniikalla voidaan puolestaan toteuttaa nanorakenteita, joissa sähkövarauksen kuljetus on mahdollista yksittäisten elektronien tarkkuudella Coulombin saarroksi kutsutun ilmiön avulla. Tässä työssä tutkitaan Coulomb- saarrettujen SINIS- rakenteiden sähköisiä ja termisiä ominaisuuksia. Työssä esitetty teoreettinen analyysi perustuu niin sanottuun yksielektronitunneloinnin ortodoksiteoriaan. Työn kokeellista osuutta varten valmistettiin elektronisuihkulitografiaa ja monikulmahöyrystystä käyttäen SINIS- näytteitä, joiden tunneliliitokset olivat kooltaan alle 100 nm x 100 nm. Mittaukset tehtiin 3He-4He-diluutiokryostaatissa alle 500 mK lämpötiloissa. Tämän diplomityön keskeisin kokeellinen tulos on lämpötransistoriksi nimetyn Coulomb- saarretun SINIS- rakenteen jäähdytystehon hilajännitemodulaation havaitseminen. Tähän läheisesti liittyvä tulos on Coulomb- saarretun normaalimetallisaarekkeen elektronilämpötilan määrittäminen SIN- liitoksen kvasipartikkelivirran avulla. Kokeelliset havainnot vastaavat teoreettisia ennusteita erittäin hyvin. Lisäksi työssä analysoidaan samaa teoreettista mallia käyttäen kahta muuta Coulomb- saarretun SINIS- rakenteen käyttötapaa. Kun rakennetta käytetään ilman esijännitettä ja hilaan kohdistetaan radiotaajuinen signaali, saadaan aikaan taajuuteen verrannollinen jäähdytysteho. Sopivalla nollasta poikkeavalla esijännitteellä laite toimii tarkkana sähkövirran kääntöporttina, millä voi olla metrologisia sovelluksia.Description
Supervisor
Kaivola, MattiKeywords
Coulomb blockade, Coulombin saarto, NIS junction, NIS-liitos, electronic refrigeration, elektronijäähdytys