At give den studerende en grundlæggende forståelse af fremtidens elektroniske kvantekomponenter baseret på bl.a. superledning, kvantemekanisk tunnellering og ladningstransport i en- og to-dimensionale nanosystemer
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Beskrive superlederes elektrodynamiske egenskaber og anvende teorien på superledende transmissionslinier
Diskutere de basale egenskaber af Josephson dioder og anvende kredsløbsmodeller herfor
Beskrive virkemåden af bl.a. følgende ”small scale” devices baseret på superledning: Josephson oscillatorer, Josephson spændingsnormal og superledende kvanteinterferometre (SQUIDs)
Diskutere en model for elektrontransport henover en normal metal - superleder grænseflade (Andreev refleksion)
Redegøre for opbygningen af 2 dimensionale elektrongasser og bestemmelsen af transverse bølgemønstre i kanaler med og uden magnetfelter
Forklare centrale paradigmer i mesoskopisk transport, såsom fasekohærens, transport set som transmission og Landauer-Büttiker formalismen
Gengive en simpel model for den heltallige kvante-Hall-effekt og anvende Landauer-Büttiker formalismen herpå
Forklare virkemåden af den resonante tunneldiode og enkeltelektron-transistoren
Beskrive simple modeller for magnetoelektroniske komponenter såsom spin-ventiler og magnetiske tunneldioder
Forklare og kritisk bedømme grænserne for de introducerede fysiske modeller
Kursusindhold:
Kurset vil gennemgå en række kvanteelektroniske komponenter og deres virkemåde. Der gives en indføring i "small scale" superledning: Flux kvantisering, Josephson effekt, kvanteinterferens, højfrekvenskomponenter og detektorer, transition edge detektor, spændingsnormal, Josephson oscillatorer, digitale kredsløb og komponenter baseret på enkelt-fluxkvanter. Desuden diskuteres komponenter baseret på ladningstransport i rumligt begrænsede strukturer: Ballistisk transport, den simple to-dimensionale elektrongas, konduktivitet i snævre kanaler, Landauer-Büttiker modellen, kvante-Hall effekt, lokalisation, og resistansfluktuationer. Der ses på hybride komponenter: Grænseflader mellem fx ferromagneter og halvledere eller superledere og metaller. Tilsvarende devices, som spin-ventil og magnetisk tunneldiode præsenteres. Endvidere behandles resonante tunneldioder og tunnellering af enkelt-elektroner og Cooper-par i nanometer junctions: Coulomb blokade, enkelt-elektron transistor, elektronpumpe, strømnormal, Coulomb blokade termometer.
