search query: @instructor Hakonen, Pertti / total: 15
reference: 7 / 15
Author: | Korhonen, Laura |
Title: | Development of a fully superconducting Bloch oscillating transistor |
Täysin suprajohtavan Bloch-oskilloivan transistorin kehittäminen | |
Publication type: | Master's thesis |
Publication year: | 2009 |
Pages: | 59 Language: eng |
Department/School: | Informaatio- ja luonnontieteiden tiedekunta |
Degree programme: | Teknillisen fysiikan ja matematiikan tutkinto-ohjelma |
Main subject: | Materiaalifysiikka (Tfy-44) |
Supervisor: | Nieminen, Risto |
Instructor: | Hakonen, Pertti |
OEVS: | Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning CentreIn the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network. The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/ You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.
Logging on to the customer computers
Opening a thesis
Reading the thesis
Printing the thesis
|
Location: | P1 Ark TF80 | Archive |
Keywords: | mesoscopic physics Josephson junction Bloch oscillations Coulomb blockade P(E)-theory gain BOT SIS NIS mesoskooppinen fysiikka Josephsonin liitos Blosh-oskillaatiot Coulombian saareke P(E)-teoria vahvistus BOT SIS NIS |
Abstract (eng): | Mesoscopic Josephson junctions are the basis of the Bloch oscillating transistor (BOT). It is a mesoscopic three-terminal amplifier that converts a current of single electrons into a notably larger supercurrent of Cooper pairs. It consists of three tunnel junctions, one is normal metal - insulator - superconductor (NIS) junction in the base terminal, and the other two are Josephson junctions in a SQUID-like structure in the emitter terminal. The collector terminal is formed by a thin-film chromium resistor. The implementation of BOT is carried out by electron beam lithography. We have changed the base NIS junction to a superconductor - insulator - superconductor (SIS) junction to simplify the evaporation process. One application of BOT is modern quantum metrology where amplification of small currents is required. This application also sets a demand for the input noise of BOT, 1 fA/pHz at 1 Hz. The IV characteristics of BOT can be modelled by means of P(E)-theory, and we simulated the two samples presented in this work. In the experimental IV characteristics, we discovered a new feature, a two-step peak, whereas P(E)-theory only gives one peak. We believe the second peak is related to supercurrent passing through the emitter and base Josephson junctions. In the experiments, the highest current gain was found to be 33 reached in the limit of hysteretic behaviour, which could create instability problems in applications. At the operation point, the noise of BOT was 1/f2-type. The lowest input referred current noise was 3 fA/pHz at 95 Hz, which predicts more than ten times higher noise than the maximum allowed 1 fA/pHz at 1 Hz. The noise temperature was 0.26 K at 95 Hz. The SIS base BOT did not meet the requirements of metrology, which makes the NIS base BOT still the better candidate. |
Abstract (fin): | Bloch-oskilloivan transistorin (BOT) toiminta perustuu mesoskooppisiin Josephsonin liitoksiin. BOT on mesoskooppinen vahvistin, jolla on kolme terminaalia ja joka muuntaa yksittäisten elektronien virran huomattavasti suuremmaksi Cooperin panen kuljettamaksi supravirraksi. BOT koostuu kolmesta tunnelirajapintaliitoksesta, joista yksi on metalli - eriste - suprajohde (NIS) -liitos kantaterminaalissa ja kaksi Josephsonin liitosta SQUID:n kaltaisessa rakenteessa emitteriterminaalissa. Kollektoriterminaalin muodostaa ohutkalvokromivastus. B0T valmistetaan elekronisuihkulitografian keinoin. Tässä työssä kannan liitos vaihdettiin suprajohde - eriste - suprajohde (SIS) -liitokseksi höyrystämisprosessin yksinkertaistamiseksi. Eräs laitteen käyttömahdollisuuksista on moderni kvanttimetrologia, jossa tarvitaan pienten virtojen vahvistusta. Tämä sovellus asettaa myös vaatimuksen BOT:n sisäänmenoon referoidulle virtakohinalle: 1 fA / sqrt(Hz) 1 Hz:n taajuudella. BOT:n IV-käyriä voidaan mallintaa P(E)-teorian avulla, ja tässä työssä käsiteltäviä kahta näytettä myös simuloitiin. Kokeellisissa IV-käyrissä havaittiin uusi piirre, kaksiportainen piikki, kun taas P(E)-teoria ennustaa vain yhden piikin. Toisen näistä piikeistä voi aiheuttaa supravirran kulkeminen emitterin ja kannan Josephsonin liitosten läpi. Suurin mitattu virtavahvistus oli 33, joka saavutettiin hystereettisen käytöksen rajalla, mikä voi aiheuttaa epävakaisuusongelmia sovelluksissa. Toimintapisteessä laitteen kohina oli 1/f2-tyyppistä. Matalin sisäänmenoon referoitu kohinataso oli 3 fA / sqrt(Hz), mikä tarkoittaa enemmän kuin kymmentä kertaa suurempaa kohinaa 1 Hz:n taajuudella kuin suurin sallittu 1 fA / sqrt(Hz). Kohinalämpötila oli 0.26 K 95 Hz:n taajuudella. SIS-kantainen BOT ei täyttänyt metrologian vaatimuksia, minkä vuoksi NIS-kantainen BOT on yhä parempi vaihtoehto. |
ED: | 2009-05-08 |
INSSI record number: 37383
+ add basket
INSSI