Thermal transistor and thermometer based on Coulomb-coupled conductors
我们研究了一个由单能级量子点电容耦合到量子点接触的三端结构。点接触连接到源极和漏极储存器，而量子点耦合到单个基极储存器。这种设置已被用来实现一个非侵入性的，纳米级温度计的浴水库通过检测量子点接触的电流。在这里，我们证明了该设备也可以作为一个热晶体管，其中通过量子点接触的平均（充电和热量）电流是通过控制的基础水库的温度。我们的特点，这种设备的性能作为一个晶体管和温度计，并推导出最大限度地提高各自的灵敏度的工作条件。本文的分析对于纳米尺度下的电荷流和热流的控制以及高精度的温度测量是有用的。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Electronic primary thermometry -- experimental comparison of the Coulomb Blockade and Shot Noise Thermometer
Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）；VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）
通过实验比较库仑阻塞温度计和散粒噪声温度计在20 mK至235 mK范围内的性能，验证两者基于自然常数k_B和e的测温一致性在2.5%以内，并分析测量频率不确定性对低温测温的影响。
2026-06-17 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
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
Microkelvin electronics on a pulse-tube cryostat with a gate Coulomb blockade thermometer
获得较低的温度一直使科学突破。将\emph{on-chip}温度的极限推到微开尔文区域，将为前所未有的量子相干性、物质的新量子态以及意外现象的发现打开大门。绝热退磁是微开尔文冷却的主力，需要稀释制冷机预冷阶段。脉冲管稀释制冷机由于其巨大的实验空间和不依赖于氦而受到极大的欢迎，但它们不可避免的振动使微开尔文冷却非常困难。由于对噪声的极端敏感性，在这个未开发的领域中的片上温度测量也不是一项微不足道的任务。在这里，我们提出了一个脉冲管兼容microkelvin样品架板上冷却和微波滤波，并介绍了一种新型的温度传感器，门库仑阻塞温度计（gCBT），深入到microkelvin制度。使用片上和片外冷却，我们证明电子温度低至224 $\pm$ 7 $μ$ K，保持低于300 $μ$ K 27小时，从而提供足够的时间进行测量。最后，我们给出了一个展望冷却到50 $μ$ K以下的新一代微开尔文传输实验。
2021-10-12 cond-mat.mes-hall
Thermometry based on Coulomb-coupled quantum dots
库仑耦合量子点可以用作量子探针来确定样品的温度（即，电子储液器）。通过调节温度计中的正负偏压，可以判断样品在测量环境中的温度是否高于或低于参考热源的温度，并利用可逆条件下特别简单的温度-偏压关系确定样品的精确温度。温度计的一个突出特点是，当样品处于低温时，微小的温度变化会导致较大的偏压变化。这意味着所提出的温度计在测量低温样品时具有高灵敏度。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Primary thermometry in the intermediate Coulomb blockade regime
我们调查库仑阻塞温度计（CBT）在中间温度制度，其中具有增强的精度测量是可能的，由于差分电导下降的幅度增加。以前的理论结果表明，修正的半宽度和深度的传感器的测量电导下降时，离开制度的弱库仑阻塞向低温。在目前的工作中，我们通过实验证明，CBT传感器的温度范围可以通过采用这些校正来扩展，而不会影响温度计的主要性质或精度。
2013-04-08 cond-mat.mes-hall
Non-galvanic calibration and operation of a quantum dot thermometer
仅使用单个非电流栅极连接来校准和操作低温量子点温度计。温度计用射频反射仪探测，并通过将物理模型拟合到在小范围温度下采集的反射射频信号的相位来校准。然后通过将校准的物理模型拟合到新的相位数据来执行点的源和漏储层的温度测量。温度计可以在热加宽和寿命加宽区域之间的过渡处工作，并且在校准中使用的温度之外工作。在$1\,\mathrm{K}$低温恒温器和稀释冰箱中，在$3.0\,\mathrm{K}$和$1.0\,\mathrm{K}$之间的温度下进行电子测温。实验装置允许快速电子温度读出与$4.0\pm0.3 \, \mathrm{mK}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$的灵敏度，在开尔文温度。非电流校准过程给出了物理参数的读数，例如量子点杠杆臂。用于反射测量读数的解调器很容易获得，价格也很便宜。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall
Random Telegraph Noise of a 28-nm Cryogenic MOSFET in the Coulomb Blockade Regime
在14 K下，我们从一个商用的28 nm p-MOSFET（PMOS）中观察到了大量的两能级随机电报噪声（RTN）现象，其中库仑阻塞（CB）峰是由沟道中形成的量子点（QD）引起的.在CB驼峰处观察到最小RTN，其中高电流RTN水平急剧切换到低电流水平。RTN幅度和功率谱密度的栅电压依赖性与CB驼峰区域中DC传输曲线的峰值匹配良好。我们的工作明确地捕获了这些电流和噪声中的QD输运特征，揭示了商业短沟道PMOS中的量子限制效应，即使在14 K下，也比QD实验的典型稀释制冷机温度（<100 mK）高出100倍以上。我们设想，我们报告的RTN特性植根于量子点和缺陷陷阱将更突出的较小的技术节点，其中量子效应应仔细检查在低温CMOS电路设计。
2022-06-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Magnon-Phonon Quantum Correlation Thermometry
很大一部分量子科学和技术需要低温环境，例如稀释制冷机所提供的环境。在这些低温环境中，精确的温度测量可能难以实现，价格昂贵，并且通常需要校准到外部参考。在这里，我们从理论上提出了一个主要的温度计的基础上测量的混合系统组成的声子耦合通过磁致伸缩相互作用的磁振子。温度测量是基于互相关测量，其中反作用驱动运动的频谱用于缩放热机械运动，提供独立于实验参数的声子温度的直接测量。结合简单的低温兼容微波腔读出，这种初级温度计有望成为1 K以下实验的流行温度计。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
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
Cooling of cryogenic electron bilayers via the Coulomb interaction
载流低温纳米结构中的散热是有问题的，因为声子态密度随着能量的降低而强烈降低。我们表明，库仑相互作用可以证明是一个宝贵的资源，通过耦合到附近的冷电子水库的载流子冷却。具体来说，我们考虑了硅基异质结构中电子双层的几何形状，并分析了功率传输。我们表明，在整个温度范围内，分离，和片密度，电子-电子相互作用占主导地位的声子散热模式作为主要的冷却机制。库仑冷却在低密度时最有效，而声子冷却在硅中最不有效，这使得它与试图对单自旋进行相干操纵的实验特别相关。
2011-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Design and cryogenic operation of a hybrid quantum-CMOS circuit
非常小尺寸的绝缘体上硅纳米线晶体管在低温下表现出像库仑阻塞或单掺杂剂输运的量子效应。同样的工艺也可以生产出更大尺寸的优秀场效应晶体管（FET），从而可以设计集成电路。使用相同的过程，我们已经共同集成了一个基于FET的环形振荡器电路，在低温下工作，在纳米级器件的栅极上产生射频（RF）信号，显示库仑振荡。我们观察到整流的RF信号，在良好的协议与建模。
2015-03-13 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
Cryogenic spin Peltier effect detected by a RuO$_2$-AlO$_x$ on-chip microthermometer
本研究利用反应共溅射制备的高TCR的RuO$_2$-AlO$_x$片上温度计，在2 K低温下电学探测到Pt/YIG双层膜中亚μK量级的自旋珀尔帖效应，且信号随磁场升高至10 T逐渐归零，源于YIG磁振子塞曼能隙的激发抑制。
2023-11-03 cond-mat.mes-hall
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
CMOS on-chip thermometry at deep cryogenic temperatures
本文提出四种基于CMOS工业工艺的片上测温方法，覆盖毫开尔文至室温范围，并利用超导和库仑阻塞等低温现象实现高灵敏度局部温度监测。
2023-08-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Coulomb blockade and Kondo effect in a few-electron silicon/silicon-germanium quantum dot
报道了低温下硅/硅锗异质结构中几个电子顶栅量子点的输运测量结果。栅极电压的变化引起从孤立点向强耦合到引线的点的转变。除了库仑阻塞外，当点与引线强耦合时，我们观察到由于近藤效应而出现的零偏压电导峰。近藤峰在磁场中分裂，并且分裂与所施加的场成线性比例。我们还观察到了从纯库仑阻塞到Fano线型峰的转变。
2006-12-15 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
A realistic non-local heat engine based on Coulomb coupled systems
基于库仑耦合系统的最优非定域热机要求量子点的基态附近的能量分辨系统-储层耦合发生急剧的阶跃变化。在现实情况下，无法实现系统-储层耦合中的这种急剧的阶梯状过渡。在这里，我提出了基于库仑耦合系统的非局部热机的现实设计，它避免了文献中讨论的最佳设置所要求的系统与水库耦合的任何变化。我证明，故意引入的不对称性（或能量差）相邻的隧道耦合量子点之间的基态配置，在共轭与库仑耦合，是足够的随机波动从非本地热源转换成定向流动的热电流。的性能，随着制度的操作，拟议的热机，然后从理论上研究使用量子主方程（QME）的方法。它表明，所提出的设置的理论最大功率输出被限制到约$50\%$的最优设计。尽管与最佳设置相比性能较低，但所提出的设计的新颖性在于制造简单性与合理的功率输出的结合。最后，顺序传输过程导致的性能恶化的建议的设置进行了分析，并讨论了一种方法来减轻这种传输过程。本文提出的装置可用于设计和制造高性能的非局部低温热机。
2020-04-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Precision measurement of the environmental temperature by tunable double optomechanically induced transparency with a squeezed field
研究了一个光机械谐振腔与一个荷电纳米机械谐振腔通过库仑相互作用耦合的系统中的可调谐双重光机械诱导透明（OMIT）。这种双OMIT可以通过调节库仑相互作用的强度来实现，并且即使在有限温度下的单光子压缩场也可以观察到。由于它对腔衰减是鲁棒的，但对某些参数非常敏感，如环境温度，我们考虑的模型可以作为量子温度计，用于在现有技术范围内精确测量环境温度。
2015-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Formation of quantum dots in MoS2 with cryogenic Bi contacts and intrinsic Schottky barriers
本文利用 Bi 与多层 MoS2 形成低温欧姆接触，并借助 MoS2/Au 界面本征肖特基势垒构建和调控量子点，在低温下观测到库仑菱形。
2022-10-21 cond-mat.mes-hall
Silver-Epoxy Microwave Filters and Thermalizers for Millikelvin Experiments
我们提出的银环氧树脂滤波器结合了良好的微波衰减与有效的导线热化，适用于低温量子输运实验。在最小化寄生电容后，衰减在~150 MHz以上达到>100 dB，并且当添加电容器时，衰减已经在~30 MHz以上。我们用GaAs量子点测量器件的电子温度，并展示了优异的滤波性能。在改进样品架和增加第二个过滤阶段后，我们在金属库仑阻塞温度计中获得了低至7.5 +/- 0.2 mK的电子温度。
2014-03-25 cond-mat.mes-hall
A scalable non-superconducting tunnel junction technology
VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰国家技术研究中心）；Department of Physics, University of Basel（巴塞尔大学物理系）
本文提出了一种基于TiW合金和AlOx屏障的CMOS兼容非超导隧道结技术，实现了晶圆级制备并验证了其在低温下的性能，为先进低温、量子和纳米电子芯片系统提供了可扩展的解决方案。
2026-02-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Traceable Coulomb Blockade Thermometry
提出了一种利用库仑阻塞测温法测定低温下可溯源热力学温度的测量和分析方案。用双采样数字电压表代替传统的锁相技术，提高了电测量的不确定度。其余的不确定性主要是测量数据的数值分析。两种分析方法被证明：全电导曲线的数值拟合和测量的电导下降的高度。完全不确定度分析表明，在20 ~ 200 mK温度范围内，两种分析方法测定热力学温度的相对合成标准不确定度（k = 1）均小于0.5%。在该温度范围内，两种分析方法产生的温度估计值与由超导参考点设备提供的参考温度偏离0.39%至0.67%，该超导参考点设备针对2000年的临时低温标度进行校准。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
High-frequency gate manipulation of a bilayer graphene quantum dot
我们报告了双栅双层石墨烯量子点的输运数据。在库仑阻塞测量中，发现栅介质Cytop（TM）即使在低温下也提供显著的电子稳定性。此外，我们证明了门操作与方形电压脉冲在频率高达100 MHz，并表明，信号幅度不受电容耦合背栅的存在。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
Enhancing the Energy Resolution in Scanning Tunneling Microscopy: from dynamical Coulomb blockade to cavity quantum electrodynamics
Max-Planck-Institut für Festkörperforschung（马克斯·普朗克固体研究所）；Institute for Complex Quantum Systems and IQST, Universität Ulm（乌尔姆大学复杂量子系统与IQST研究所）；Institut de Physique, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院物理研究所）
通过结合电磁屏蔽和低通滤波，提升扫描隧道显微镜能量分辨率至3.7μeV，揭示原子尺度隧穿过程与宏观腔量子电动力学的联系。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Quartz tuning-fork based carbon nanotube transfer into quantum device geometries
为了将单个清洁的生长碳纳米管集成到复杂的电路中，我们开发了一种使用高温CVD工艺在市售石英音叉上直接生长碳纳米管的技术。多个直的和对齐的纳米管桥接两个尖端之间的> 100 μ m的间隙。然后将纳米管降低到接触电极上，原位进行电子表征，随后使用高电流从音叉上切断。第一量子输运测量的结果在低温下的设备显示库仑阻塞特性。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall
Coulomb interaction-driven entanglement of electrons on helium
该研究理论分析两个静电阱中电子经未屏蔽库仑作用产生的运动纠缠，并通过 Hartree 乘积基对角化计算能谱与纠缠，为氦或氖表面电子量子器件设计提供工具。
2024-01-22 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Electron Thermometry
本文介绍了使用库仑阻塞温度计测量量子电子器件中电子温度的方法，并利用QDevil的QFilter在18 mK稀释制冷机基准温度下测得28 ± 2 mK的电子温度。
2024-03-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermoelectric study of dissipative quantum dot heat engines
本文研究了基于Anderson-Holstein模型的耗散量子点热机在两个相关工作极限下的热电响应：（i）当量子点声子模不平衡时，（ii）当量子点声子模与热浴强耦合时。在第一种情况下，详细分析了与量子点能级量子化、原位库仑相互作用和电子-声子耦合之间的相互作用对热电性能的影响相关的物理过程，揭示了n型热机比p型热机的性能更好。在第二种情况下，借助通过引入{ \it{thermometer bath} }估计的点温度，示出了随着电子-声子相互作用变得更强，点温度偏离浴温度。因此，它表明，点的温度控制的声子热流的方向，从而影响热电性能。最后，在不同的声子耦合点和所有其他宏观机构的最大效率的条件进行了分析，以揭示最佳结的性质。
2016-10-07 cond-mat.mes-hall
Non-Destructive Low-Temperature Contacts to MoS2 Nanoribbon and Nanotube Quantum Dots
二硫化钼纳米带和纳米管是具有强自旋轨道相互作用的准一维半导体，是一种在量子电子学应用中极具前景的纳米材料。在这里，它表明，铋半金属层之间的接触金属和这种纳米材料大大提高了接触的性能。在室温下观察到100 k $Ω$量级的两点电阻。在低温下，库仑阻塞是可见的。由此产生的稳定性图表明，与之前使用低功函金属作为接触点的设备相比，接触点处明显不存在陷阱态以及相应的无序。在低于100 mK的温度下观察到单能级量子输运。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall
Observation of an electronic microemulsion phase emerging from a quantum crystal-to-liquid transition
本研究通过低温光谱观察MoSe2单层中电子维格纳晶体与液体间的微乳液相，发现其以激子反射率等异常为标志，确立为独特电子相，揭示强关联电子态物理。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Anomalous Duffing mechanics of a suspended carbon nanotube quantum dot at ultrastrong coupling
University of Regensburg（雷根斯堡大学）
研究悬浮碳纳米管量子点在超强电子-振动耦合下的Duffing响应，发现库仑阻塞振荡边缘出现反常的硬化弹簧效应，与单电子隧穿理论预测的软化行为相反。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall
Seebeck power generation and Peltier cooling in a Normal metal-quantum dot-superconductor nanodevice
本文理论研究了正常金属-量子点-超导体纳米器件中的热电效应，发现其最优热电转换效率可达卡诺效率的58%，并展示了可优化的珀尔帖制冷效应，为低温微型混合器件设计提供依据。
2023-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Interface engineering of van der Waals heterostructures towards energy-efficient quantum devices operating at high temperatures
本综述总结范德华异质结构中涌现量子现象（如负微分电阻、约瑟夫森隧穿等）的研究进展，并探讨通过界面工程实现高温节能量子器件及马约拉纳零模的途径。
2024-11-02 cond-mat.mes-hall
