极低温介观器件散粒噪声测量系统搭建及测量

发布时间：2021-11-10 01:15

　　随着集成电路微纳米加工技术的发展,目前的IC芯片的加工线度已经可以达到7nm工艺,由于器件尺寸减小以至于达到介观尺度,经典的电子输运理论不再适用,需要用到量子力学和介观物理的知识进行解释。近几十年来介观物理发展迅速,实验室已经可以成功制备出各种功能的微纳米器件例如量子点、量子线、超导约瑟夫森结等器件结构。在稀释制冷机广泛投入于物理学研究的基础上,在低温下已经观察到了很多在室温所无法观察到的量子现象,例如在二维电子气体系观察到了不同的分数量子霍尔态、量子点接触等等。目前比较热门的量子计算研究,如基于约瑟夫森结的超导量子计算、基于半导体量子点的量子计算等等,无不与介观物理息息相关。传统上,噪声被认为是影响电子测量的干扰因素。但是,自从1918年肖特基在研究真空电子管时发现散粒噪声以来,人们对于噪声有了进一步的了解。散粒噪声是由于载流子的非平衡涨落所引起的,其可以反映出体系的相互作用机理,可以得到传统的电导测量所无法获取的信息。近些年来,随着量子计算和量子信息研究的兴起,人们也迫切需要发现和研究新型量子材料。理论工作者们通过数值计算方法对狄拉克半金属、外尔半金属、拓扑绝缘体以及拓扑量子计算中... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院物理研究所)北京市

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

低温下Al-Al2O3-Al隧穿结的I-V曲线，隧穿结通过斜角度蒸发制备

大电流下（高偏置电压）散粒噪声占主导，温度电流噪声完全符合公式(2.1)的描述，当零偏置电 Johnson-Nyquist 形式并非为零，符合式(2.3)。松形式的散粒噪声的分界线，通过制作标准的隧泊松形式的散粒噪声的分界线去推算温度，当温实验上测量二维电子气量子点接触（QPC）的电散粒噪声随着源漏电压的变化，由于公式(2.1)是二端器件的散粒噪声适用公式，对于 QPC 体系o 因子，得到 Fano 因子随着电导的变化，确实在的透明，不存在散粒噪声，Fano 因子为零。子点）的散粒噪声

图 3.21 A2 HEMT 制作的低温低噪声前置放大器（a）电路原理图及最终实物图；（b）最终的 PCB 设计图及放大器内部的照片Figure 3.21 The cryogenic low noise preamplifier made by A2 HEMT. Figure(a)shows the real photo of A2 amplifier and its electrical circuit. Figure(b) shows thedesigning picture of PCB of this amplifier.将图 3.21 所示的放大器置于液氦(4.2 K)内，设置其工作电压为 0.58 V，对其增益-频率曲线及等效输入电压噪声谱密度进行测量，得到图 3.22 所示。(b)升级

【参考文献】：
博士论文
[1]拓扑绝缘体硒化铋纳米线中的输运性质和超导临近效应[D]. 冯军雅.中国科学院大学(中国科学院物理研究所) 2017



本文编号：3486281