Dynamique du transport de chaleur et de la relaxation dans une boîte quantique

par Danial Majidi

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Hervé Courtois, Jukka Pekola et de Clemens Winkelmann.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes (ComUE) , dans le cadre de Physique , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) et de Matière Condensée, Matériaux et Fonctions (equipe de recherche) depuis le 16-03-2018 .


  • Résumé

    Nous étudierons des transistors à un seul électron à base d'une boîte quantiques formés par électromigration dans un circuit entièrement métallique. Le dispositif consistera en une région métallique normale de taille finie N connectée d'un côté à un supraconducteur (S) et de l'autre à une boîte quantique. Lorsque la tension de grille est bien ajustée, la boîte quantique peut sélectivement laisser les porteurs de charge chauds quitter N, ceux-ci étant remplacés par des paires Andreev sans entropie de S. Des jonctions tunnel supraconductrices peuvent fournir une mesure de température indépendante. Le doctorant fabriquera ces dispositifs et caractérisera le refroidissement électronique. Ici, la jonction à boîte quantique présentera des caractéristiques spectrales extrêmement bien définies, la région métallique à refroidir a une densité d'états importante et continue, et enfin les effets de charge seront faibles dans le conducteur N. Ces éléments permettront une forte amélioration par rapport à l'état de l'art des réfrigérateurs à base de boîtes quantiques. Si les conducteurs du point quantique sont tous supraconducteurs, le transport quasiparticulaire séquentiel est complètement supprimé aux petites tensions de polarisation < 2Δ / e. Une excitation micro-onde à la fréquence f peut conduire des transitions des électrons à points quantiques à des niveaux orbitaux plus élevés, conduisant à une apparition d'un courant continu à une tension 2Δ / e - hf. L'amplitude du courant généré portera des informations sur la dynamique relative du pompage, du tunnel et de la relaxation dans le point quantique.

  • Titre traduit

    Energy transport and relaxation dynamics in a single quantum dot device


  • Résumé

    We will study quantum dot-based single electron transistors formed by electromigration in an all-metal circuitry. The device will consist of a finite size normal metallic region N connected on one side to a superconducting lead (S) and on the other to a quantum dot junction. When properly tuned, the quantum dot selectively can let hot charge carriers leave N, which are replaced by entropy-free Andreev pairs from S. Additional superconducting tunnel junctions to N can provide an independent temperature measurement. You will test and characterise electronic cooling in such devices. Here, the quantum dot will display extremely well defined spectral features, the metallic region to be cooled has a large and continuous density of states, and finally charging effects are vanishing in N. These facts will allow strong improvements over the state-of-the-art of quantum dot-based refrigerators. If the leads to the quantum dot are all superconducting, sequential quasiparticle transport is completely suppressed at small biases < 2∆/e. A tuned microwave excitation at frequency f can drive transitions of the quantum dot electrons to higher orbital levels, leading to a DC current onset at 2∆/e - hf. The amplitude of the generated current carries information about the relative dynamics of pumping, tunnelling and relaxation in the quantum dot.