Nanoelectronic thermometers optimised for sub-10 millikelvin operation
我们报道了在4 mK以下的纳米电子库仑阻塞温度计中电子的冷却。高于7 mK时，器件与环境有良好的热接触，与电噪声隔离良好，不易自热。这要归功于优化的设计，该设计结合了具有高电子-声子耦合的散热片和片上电子滤波器，并结合了低噪声电子测量设置。低于7 mK时，电子温度与环境温度偏离。用库仑阻塞温度计浸入稀释制冷机的~ 3 He/~ 4 He制冷剂中，测得最低电子温度为3.7mK。
2015-06-10 cond-mat.mes-hall
Radio frequency Coulomb blockade thermometry
我们提出了一个方案，并演示了在微波传输设置的库仑阻塞温度计（CBT）的测量。传感器嵌入在$LCR$谐振器中，其中$R$由CBT的结阵列的电导确定。透射测量产生的信号与CBT的电导成正比，从而实现温度计的免校准操作。这是通过在通常的直流设置中同时测量相同的传感器来验证的。射频测量的重要优势在于其速度：现在可以在大约100 ms的时间内测量CBT电导的整个偏置依赖性，这比标准直流测量快上千倍。在浴温度$T=200\,$ mK下，该第一rf初级测量所获得的噪声等效温度约为1 mK/ $\sqrt{\rm Hz}$。
2021-11-29 cond-mat.mes-hall
Influence of device non-uniformities on the accuracy of Coulomb blockade thermometry
研究了隧道结阵列中不可避免的非均匀性对库仑阻塞温度计（CBT）温度误差的影响。的误差是成比例的结电阻的变化，在通用的操作制度，这一结果大致也超出了原来研究的高温范围。我们提出了分析和数值计算结果，并简要讨论了它们的影响，可实现的均匀性的基础上，国家的最先进的制造传感器。
2021-12-27 cond-mat.mes-hall
One and two dimensional tunnel junction arrays in weak Coulomb blockade regime-absolute accuracy in thermometry
我们研究了部分库仑阻塞机制下的一维和二维（1D和2D）隧道结阵列。库仑阻塞温度计的绝对精度受阵列的外部阻抗的影响，这在一维和二维阵列的不同拓扑结构中是不相同的。我们证明，无论是通过实验和理论计算在简单的几何形状，在这方面的1D结构更好。然而，在1D和2D中，通过使阵列足够大，可以使环境的影响任意小。
2000-02-03 cond-mat.mes-hall
Finite-bias Coulomb blockade thermometry
针对库仑阻塞温度计受偏压发热影响的问题，提出无需热流假设即可提取电子温度与充电能的方法，实现真正的原级测温，并发现低温下充电能与声子温度的关联。
2025-02-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Coulomb blockade and cotunneling in single electron circuits with on-chip resistors: towards the implementation of R-pump
我们报告了Al单电子结构的研究，该结构配备了R > Rk = h/e^2 = 25.8 kOhm的微型（8 μ m长）片上Cr电阻。通过测量单结结构中的库仑阻塞，我们评估了电阻器每单位长度的自电容，c = 62 aF/um。我们证明了在晶体管样品中的共隧穿电流在库仑阻塞制度服从幂律，$I \propto V^{3+(R/R_k)}$，预测由Odintsov，Bubanja和Schön的晶体管具有纯欧姆电阻引线。提出了带片上电阻的三结单电子泵的概念。我们证明了在现有技术条件下实现电子转移相对精度为10^{-8}的R泵是完全可行的。
1999-12-02 cond-mat.mes-hall
Coulomb blockade thermometry using a two-dimensional array of tunnel junctions
在1.5 ~ 4.2K温度范围内测量了二维小隧道结阵列的电流-电压特性。这对应于大于充电能量的热能。我们表明，二维阵列可以作为主要的温度计在相同的方式作为一维阵列，甚至有一些优势，比一维阵列。我们进行了蒙特卡罗模拟，这符合我们的实验结果。
2000-12-13 cond-mat.mes-hall
Metallic Coulomb Blockade Thermometry down to 10 mK and below
本文提出了一种改进的核制冷机，制冷量可达0.3 mK，用于微开尔文纳米电子实验，并利用它研究了不同电阻R的金属库仑阻塞温度计（CBTs）。高R器件冷却到略低的T，与噪声环境的更好隔离相一致，并表现出电子-声子冷却~ T^5和40 aW的残余热泄漏。与此相反，低R CBTs显示冷却与明显较弱的T-依赖性，偏离电子-声子机制。CBTs与20 mK以上的冰箱温度非常一致，并达到7.5 +/- 0.2 mK的最小T。
2012-06-08 cond-mat.mes-hall
Thermal transport in nanoelectronic devices cooled by on-chip magnetic refrigeration
针对片上磁制冷纳米器件，本文结合实验与数值模拟研究带铜制冷剂的库仑阻塞温度计，用第一性原理模型刻画其热动力学，并提出低投入的微开尔文量子技术研究平台方案。
2023-05-31 cond-mat.mes-hall
Coherent generation of nonclassical light on chip via detuned photon blockade
在芯片上产生光的非经典态是未来光量子硬件的关键要求。在固态腔量子电动力学中，这种非经典光可以由强耦合到光子晶体腔的自组装量子点产生。它们的非谐强光-物质相互作用在单光子水平上导致大的光学非线性，其中单个光子进入腔体可以增强（光子隧穿）或减少（光子阻塞）第二个光子进入腔体的概率。在这里，我们证明，失谐的腔和量子点共振，使高纯度的非经典光的强耦合系统的产生。对于特定的失谐，我们表明，不仅纯度，而且单光子产生的效率显着增加，使高质量的单光子产生的光子封锁可能与当前最先进的样品。
2015-05-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Experimental Test of the Dynamical Coulomb Blockade Theory for Short Coherent Conductors
通过测量嵌入在可调谐片上电路中的量子点接触的电导，我们观察到了最近预测的短相干导体上的动态库仑阻塞的量子抑制。利用电路模块化的特点，对理论所需的大部分参数进行了测量。这使我们能够对该理论进行可靠和定量的实验测试。动态库仑阻塞修正，探测到量子点接触的第二个电导平台，被发现是准确地归一化由相同的Fano因子作为量子散粒噪声，在极好的协议与理论预测。
2007-11-09 cond-mat.mes-hall
Localized Thermometry via Dayem Bridges Integrated on Superconducting Qubit Chips
Rigetti Computing
研究超导量子比特芯片上的温度测量难题，利用集成的代姆桥，通过提取临界电流获取局部温度定量测量，经实验校准、验证及关联，确立其为低温硬件开发和超导量子电路片上测温的有效工具。
2026-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
In situ tuning of dynamical Coulomb blockade on Andreev bound states in hybrid nanowire devices
针对固定环境中动力学库仑阻塞强度不可调的问题，研究人员设计出可栅极原位调控DCB强度的InAs-Al混合纳米线片上电路，观测到安德列夫零能态的电导峰转变，为零能态相互作用强度的原位调控提供了新途径。
2023-12-13 cond-mat.mes-hall
Ex-situ Tunnel Junction Process Technique Characterized by Coulomb Blockade Thermometry
我们研究了一种晶圆级隧道结制造方法，其中等离子体蚀刻通过覆盖底部Al电极的介电层限定隧道结区域。通过氧化结区中的底部电极来形成非原位隧道势垒。在150 mm晶片上的室温电阻映射给出了隧道结电阻的局部偏差值，其低于7.5%，平均值为1.3%。的偏差进一步调查的设备，其中有一个隧道结连接到四个阵列组成的N结（N = 41，结直径700 nm）的子-1 K测量。微分电导是在单结和阵列库仑阻塞温度计工作模式下测量的。通过将实验数据与理论模型拟合，我们发现对于2N+1结阵列，局部隧道结电阻偏差的上限为~ 5%。该值与由我们的实验装置的精度定义的最小可检测偏差具有相同的量级。
2010-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Coulomb Blockade and Ferroelectricity in Nano-Granular Materials
我们研究了复合铁电体的电子输运性质。特别是，我们计算了在很宽的温度和电场范围内的电导率，表现出明显的滞后行为。在弱场下，电子共隧穿是主要的输运机制。在这种情况下，我们发现铁电基体通过两种效应强烈地影响输运性质：i）库仑能隙对铁电基体介电常数的依赖性，而介电常数又受温度和外场的控制;以及ii）隧穿矩阵元素对铁电矩阵的电极化的强度的依赖性，其也可以通过温度和施加的电场来调节。在强电场的情况下，库仑能隙被抑制，只有第二种机制是重要的。我们的研究结果对于i）用于精确温度测量的温度计和ii）铁电忆阻器具有重要意义。
2014-02-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
On-chip magnetic cooling of a nanoelectronic device
我们证明了显着的冷却的电子在纳米结构低于10 mK的硅芯片上的薄膜铜的退磁。我们的方法克服了弱电子-声子散射的典型瓶颈，通过将电子直接耦合到冷冻核浴中，而不是通过宿主晶格中的声子冷却。因此，弱的电子-声子散射成为优势。它允许电子在实验上有用的时间段内被冷却到比稀释制冷机平台、输入电连接和主晶格更冷的温度。全世界都在努力使纳米结构中的电子温度达到亚毫开尔文，以研究相干电子现象并改善纳米电子器件的操作。片上磁冷却是一种很有前途的方法，以满足这一挑战。该方法可用于在其他纳米结构中达到低的局部电子温度，从而无需调整传统的大型退磁阶段。我们证明了该技术，将其应用到一个纳米电子的主要温度计，测量其内部的电子温度。使用优化的退磁过程中，我们展示了冷却的芯片上的电子从9 mK到低于5 mK超过1000秒。
2017-07-04 cond-mat.mes-hall
Tunnel-Junction Thermometry Down to Millikelvin Temperatures
我们提出了一个简单的芯片上的电子温度计的潜力，工作低至1 mK。它是基于通过一个单一的正常金属超导体隧道结迅速扩大的铅运输。通过结的电流由正常电极的温度决定，正常电极有效地热化到声子浴，并且它实际上对超导体的温度不敏感，即使当后者相对远离平衡时。我们在这里演示的操作设备下降到7 mK，并提出了系统的热分析。
2015-09-28 cond-mat.mes-hall
Transition Edge Sensor Thermometry for On-chip Materials Characterization
用于空间科学应用的下一代超低噪声低温探测器需要继续探索低温下的材料特性。目前的过渡边缘传感器（TES）的低噪声和良好的能量灵敏度允许测量介观系统的热参数与前所未有的精度。我们描述了一种用于在低温（低于约3K）下差分测量材料特性的辐射测量技术。该技术依赖于非常宽带的热辐射，耦合之间的阻抗匹配的电阻器，终止Nb超导微带和功率交换使用TES测量。TES提供快速、时间分辨测温的能力进一步扩展了参数空间：例如，研究随时间变化的热容。隔离结构的热特性可以在几何形状中测量，从而消除了对复杂的附加组件（例如温度计本身的电线）的需要。差分测量可以轻松监测低温环境中的温度漂移。该技术使用迅速，易于校准。将讨论初步结果。
2011-01-31 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall
Observation of Collective Coulomb Blockade in a Gate-controlled Linear Quantum-dot Array
电子在人造原子（如量子点）中的量子输运受库仑阻塞（CB）效应的控制，揭示了电子系统在原位强库仑相互作用下的基态电荷构型.在相干耦合的量子点阵列中，即人工分子，集体CB（CCB）现象在大约二十年前被理论研究预测，但其证据仍然存在争议。在这里，我们提出了直接的证据，观察CCB在六量子点阵列（QDA）在高磁场在20 mK。通过GaAs样品衬底的量子霍尔边缘态增强和介导相干点间耦合。两个连续微调的栅极电压使量子点电导谱经历了一个局域化到离域的转变过程，表现为CCB的出现和崩溃。这两个不同量子相之间的跃迁类似于莫特-哈伯德金属-绝缘体跃迁。由此获得的栅极电压依赖的电导图使得可以利用QDA作为研究CCB和Mott物理的片上实验室。我们的QDA器件为未来开发工程量子点材料、量子比特系统和人工分子器件提供了平台。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Dynamical Coulomb blockade under a temperature bias
我们观察并理解了在温差作用下电子量子信道电导的动态库仑阻塞抑制。一个广泛可调，自旋极化Ga（Al）As量子信道连接在芯片上，通过微米级的金属节点，一个线性$RC$电路。后者由节点的几何电容$C$与由2- 4个量子霍尔通道形成的可调电阻$R\in \{1/2,1/3,1/4\}\times h/e^2$并联构成。该系统的特征在于三个温度：大电极（$T$）和节点（$T_\mathrm{node}$）中电子的温度，以及$RC$电路的电磁模式的温度（$T_\mathrm{env}$）。节点中的温度通过局部焦耳耗散选择性地增加，并且其特征在于电流波动。对于在隧道制度的量子信道，电导测量和隧道动态库仑阻塞理论之间的紧密匹配。在相反的近弹道状态下，我们开发了一种理论，该理论解释了不同的电子和电磁浴温度，再次与实验数据非常一致。在这些机制之外，对于任意量子信道设置在远不平衡的情况下，其中节点中的温度显著超过大电极中的温度，恢复了电导的平衡（均匀温度）预测，尽管是在重新缩放的温度$αT_\mathrm{node}$下。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Cooper-Pair Tunneling in Small Josephson Junction Arrays under Radio-Frequency Irradiation
在1 ~ 1000 MHz的频率范围内，利用一维排列的10个小Al隧道结，研究了射频微波对小约瑟夫森结库仑阻塞特性的影响。库仑阻塞电压（$V_{\rm th}$）随微波功率（$V_{\rm ac}$）的增加而减小，其中不同频率的$V_{\rm th}$ - $V_{\rm ac}$图落在单一曲线上。我们观察和理论分析了磁场$dependent$重整化的微波功率，除了磁场$independent$重整化效应解释使用的阵列的有效电路的方法。由于其对微波功率的高灵敏度，该阵列非常适合低温环境中的片上检测应用。
2020-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
500 microkelvin nanoelectronics
脆弱的量子效应如量子点中的单电子充电或超导结中的宏观相干隧穿是现代量子技术的基础。这些现象只能在能级之间的特征间距超过热能$k_\textrm{B}T$的器件中观察到，这要求纳米级电子器件采用有效的制冷技术。市售的稀释制冷机已经实现了$10$至$100\,$ mK范围内的典型电子温度，然而，由于杂散射频加热和电子与器件衬底的弱热耦合，纳米器件的间接冷却变得低效。在这里，我们报告通过毫开尔文障碍的纳米电子器件。使用片上和片外核制冷的组合，我们达到了$T_\textrm{e}=421\pm35\,μ$ K的最终电子温度和超过$85\,$小时的保持时间低于$700\,μ$ K测量的自校准库仑阻塞温度计。
2020-12-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.ins-det
Efficient thermionic operation and phonon isolation by a semiconductor-superconductor junction
在小的长度尺度上控制热通量对于许多固态设备和系统是至关重要的。除了信息和通信设备的热管理之外，对低至纳米级的热传递通道的控制也使得能够，例如，新的存储器概念、高灵敏度探测器和传感器、能量采集器和紧凑型固态制冷器。特别是用于电磁辐射的电子冷却器和热探测器，依赖于电热响应的最大化和声子输运的阻断。在这项工作中，我们提出并证明了有效的电热操作和声子转移阻断可以实现在一个单一的固态双光子结。我们的实验演示依赖于悬浮的超导体-超导体结，其中的电热响应来自超导能隙，声子阻塞自然是由结处的传输瓶颈引起的。我们暂停不同大小的简并掺杂硅芯片（宏观尺度）直接从结和冷却这些偏置的结。电子冷却的工作特性伴随着测量和分析的热阻组件的结构，表明声子阻塞的结中的工作原理。
2018-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
