Superconducting single electron transistor with a section of normal metal in the island

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

Authors

Date

1999

Department

Teknillisen fysiikan ja matematiikan osasto

Major/Subject

Fysiikka

Mcode

Tfy-3

Degree programme

Language

en

Pages

76

Series

Abstract

Yhden elektronin transistori (SET), joka keksittiin vuonna 1987, muodostuu pienestä metallisaarekkeesta, joka on yhteydessä ulkomaailmaan kahdella ohuella liitoksella, joiden lävitse sähkövirta voi kulkea kvanttimekaanisen tunnelointi-ilmiön avulla. SET on herkin tunnetuin sähkövarauksen mittalaite, ja sillä on huomattavia potentiaalisia sovelluksia. Ennen kuin SET:in sisältäviä laitteita nähdään kaupan hyllyllä, on ratkaistava vielä koko liuta perustavanlaatuisia ongelmia, kuten taustavarauksen heilahtelujen aiheuttama toiminnan vääristyminen. Tässä tutkimustyössä on välttämätöntä ymmärtää laitteen toiminta perusteellisesti, sekä tutkia erilaisten rakenteen variaatioiden vaikutusta sen toimintaan. Suprajohtavista metalleista valmistetutussa SET:issä ilmenee uudentyyppisiä ilmiöitä, jotka juontavat juurensa suprajohteen energia-aukosta Fermitason ympärillä, sekä suprajohteelle ominaisesta makroskooppisesta kvanttikoherenssista. Suprajohtavassa SET:issä voidaan esimerkiksi selvittää, sisältääkö rakenteen saareke parillisen vai parittoman määrän elektroneja, vaikka saareke saattaa kokonaisuudessaan sisältää jopa useita miljardeja elektroneja. Toisaalta matalilla energioilla voidaan tällaisessa rakenteessa havaita koherentteja supravirran kvantti-ilmiöitä, joihin perustuen on väitetty pystyttävän rakentamaan luonnontieteen viisastenkivi, kvanttitietokone. Tässä työssä tehtiin mittauksia uudentyyppisellä suprajohtavalla SET:lla, jonka saareke on keskeltä katkaistu 150 nm pitkällä normaalimetalliosiolla. Työn tarkoituksena oli ymmärtää normaalimetallin epäkoherenssin vaikutus suprajohtavan SET:in toimintaan. Työssä mitattiin kaksi eri normaalimetalleja (kupari tai kromi) sisältävää näytettä, sekä kaksi tavallista suprajohtavaa SET:ia tulosten vertaamiseksi. Mittauksissa havaittiin, että kuparia sisältävän näytteen toiminta ei oleellisesti eronnut vertailunäytteistä. Tämä voidaan ymmärtää siten, että kupari sai vahvoja suprajohteen ominaisuuksia ns. suprajohteen läheisilmiön vaikutuksesta. Kromia sisältäneessä näytteessä sitä vastoin ei lainkaan havaittu suprajohteen koherenssiin liittyviä ilmiöitä. Sitä vastoin havaittiin energia-aukkojen alle jäävillä jännitteillä vuotovirtaa, joka saattaa johtua kromiosion aiheuttamista jännitevaihteluista. Tulosten perusteella ymmärretään alustavasti normaalimetallin läsnäolon vaikutus suprajohtavan SET:in toimintaan.

Description

Supervisor

Hautojärvi, Pekka

Thesis advisor

Hakonen, Pertti J.

Keywords

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120446442

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK