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 spændingsnormal og superledende kvanteinterferometre (SQUIDs).
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 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. 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/metaller. Tilsvarende devices, som spin-ventil og magnetisk tunneldiode præsenteres. Endvidere behandles tunnellering af enkelt-elektroner i nanometer junctions: Coulomb blokade, enkelt-elektron transistor, elektronpumpe, strømnormal, Coulomb blokade termometer.
Litteratur:
Lærebøger: T. Heinzel: Mesoscopic Electronics in Solid State Nanostructures, 2. Ed., Wiley-VCH, 2007, ISBN 978-3-527-40638-8.
