Новости науки 23.04.01. Быстрый одноэлектронный термометр.

Если емкость конденсатора достаточно мала, то, чтобы посадить на него электрон, требуется приложить заметное напряжение. Из этого факта выросла целая область деятельности - одноэлектроника. Сейчас активно создаются различные одноэлектронные устройства, в частности, для термометрии. Недавно группа шведских ученых предложила новый вариант одоэлектронного термометра.

Выгода одноэлектронных устройств, в которых"работает" малое число электронов, очевидна - они имеют малые размеры и потребляют мало энергии. Однако прогресс в создании собственно электронных одноэлектронных устройств не так уж велик (одноэлектронные транзисторы работают при низких температурах и имеют невысокое быстродействие). В то же время одоэлектроника находит себя в разных областях. Например, в термометрии, для измерения температур в диапазоне 20 мК - 30 К. Основные достоинства подобного метода измерения температур - относительная простота и нечувствительность к магнитному полю. Группа шведских ученых предложила новый вариант одноэлектронного термометра [1].

Рис.1. d³I/dV³ как функция напряжения V, измеренная при разных температурах.

Роль чуствительного элемента играет двумерный массив (256x256 элементов) туннельных переходов, имеющий эффективную емкость 2.2 фемтофарад, через который попускается электрический ток. Оказывается, что напряжение в точке, где третья производная тока по напряжению d³I/dV³ равна нулю, прямо пропорционально температуре (рис.1). В выражение, связывающее V и Т, входит только численный множитель и мировые постоянные (постоянная Больцмана и заряд электрона). Таким образом, термометр не нуждается в градуировке (является первичным). В отличие от стандартного ⌠одноэлектронного" метода измерения температуры, где требуется прописать всю кривую dI/dV, в предложенном варианте достаточно знать только точку обращения в ноль третьей производной, что обеспечивает большее быстродействие.

1. Tobias Bergsten, Tord Claeson, and Per Delsing. Appl.Phys.Lett. v.78, 1246 (2001).

перейти к началу страницы