Synopsis: Measuring Millikelvin Tem

Synopsis: Measuring Millikelvin Temperatures with Quantum Dots

Synopsis Image
F. Seilmeier et al. Phys. Rev. Applied (2014)
Single Quantum Dot as an Optical Thermometer for Millikelvin Temperatures
Florian Haupt, Atac Imamoglu, and Martin Kroner
Phys. Rev. Applied 2, 024001 (2014)
Published August 1, 2014
Optical Thermometry of an Electron Reservoir Coupled to a Single Quantum Dot in the Millikelvin Range
F. Seilmeier, M. Hauck, E. Schubert, G. J. Schinner, S. E. Beavan, and A. Högele
Phys. Rev. Applied 2, 024002 (2014)
Published August 1, 2014
Semiconductors, which form the basis of modern electronics, harbor electrons that exhibit perplexing properties at low temperatures. To study these properties, new thermometers are needed that can accurately probe the electron temperature in semiconductors cooled below 1 kelvin. Two independent teams of researchers reporting in Physical Review Applied have now demonstrated an all-optical technique to measure the temperature of an electron reservoir in a semiconductor device down to millikelvin (mK). The technique utilizes self-assembled quantum dots, which can be easily integrated into a variety of experimental semiconductor devices.

Both groups used quantum dots to probe the thermal states of n-doped gallium arsenide (GaAs), a semiconductor that acts as an electron reservoir. The researchers prepared devices in which the dots were connected by a tunnel junction to the GaAs and cooled the samples inside a cryogenic refrigerator. With a narrowband laser, they recorded the fluorescence from the quantum dot. Based on the fluorescence, the scientists could calculate the ground-state electron population on the quantum dot, from which they were able to infer the thermal distribution function of the semiconductor. The teams, led by Atac Imamoglu at the Institute of Quantum Electronics at ETH Zurich, Switzerland, and Alexander Högele at the Ludwig Maximilian University of Munich, Germany, both found that the electron devices they studied were considerably warmer than the nominal temperature of their cooling systems. Imamoglu and his team calculated a reservoir temperature of 130±7mK, over an order of magnitude higher than the base plate temperature of their refrigerator (7mK), while Högele estimated a reservoir temperature of 400±50mK in a refrigerator set to 250mK. The authors attributed the temperature discrepancy to imperfect thermal coupling between the sample and the base. – Katherine Kornei

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ข้อสรุป: วัดอุณหภูมิ Millikelvin มีจุดควอนตัม

รูปข้อสรุป
F. Seilmeier et al. นับย้อนหลังใช้ (2014)
เดี่ยวควอนตัมดอตเป็นปรอทเป็นแสงสำหรับอุณหภูมิ Millikelvin
Haupt ชาญ Florian, Atac Imamoglu และมาร์ตินรเนอร์
นับย้อนหลังใช้ 2, 024001 (2014)
ประกาศ 1 สิงหาคม 2014
Thermometry แสงของตัวอิเล็กตรอนอ่างเก็บน้ำควบคู่ไปกับจุดควอนตัมเดียวในช่วง Millikelvin
F. Seilmeier, M. Hauck, E. Schubert, G. J. Schinner, S. E. Beavan และ A. Högele
นับย้อนหลังใช้ 2, 024002 (2014)
ประกาศ 1 สิงหาคม 2014
ท่าอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย อิเล็กตรอนที่แสดงคุณสมบัติส่วนที่อุณหภูมิต่ำ จำเป็นต้องศึกษาคุณสมบัติเหล่านี้ thermometers ใหม่ที่ถูกต้องสามารถโพรบอุณหภูมิอิเล็กตรอนในอิเล็กทรอนิกส์ที่ระบายความร้อนด้วยด้านล่าง 1 เคลวิน อิสระ 2 ทีมวิจัยรายงานในการตรวจสอบทางกายภาพใช้ได้ขณะนี้แสดงให้เห็นว่าเทคนิคการออปติวัดอุณหภูมิของอ่างเก็บน้ำมีอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำอุปกรณ์ลงไป millikelvin (เอ็ม) เทคนิคการใช้ควอนตัมประกอบจุด ซึ่งสามารถได้อย่างง่ายดายรวมเข้าอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่ทดลอง

ทั้งสองใช้จุดควอนตัมหยั่งอเมริการ้อนของ n doped แกลเลียม arsenide (GaAs), สารกึ่งตัวนำที่ทำหน้าที่เป็นอ่างเก็บน้ำมีอิเล็กตรอน นักวิจัยเตรียมอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกัน โดยอุโมงค์เชื่อมต่อกับ GaAs และระบายความร้อนด้วยตัวอย่างภายในตู้เย็น cryogenic จุด ด้วยเลเซอร์ narrowband พวกเขาบันทึก fluorescence จากควอนตัมดอต ตามที่ fluorescence ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณประชากรสถานะพื้นอิเล็กตรอนในควอนตัมดอต ซึ่งพวกเขาสามารถเข้าใจการทำงานการกระจายความร้อนของสารกึ่งตัวนำที่ คน นำ โดย Atac Imamoglu ที่อิเล็กทรอนิกส์สถาบันควอนตัมที่ ETH ซูริก สวิตเซอร์แลนด์ และอเล็กซานเดอร์ Högele ที่ลุดวิกแห่งแม็กซิมิเลียนมหาวิทยาลัยมิวนิค เยอรมนี ทั้งสองพบว่า อุปกรณ์อิเล็กตรอนที่พวกเขาศึกษาถูกมากอุ่นกว่าอุณหภูมิระบุระบบการระบายความร้อน Imamoglu และทีมของเขาคำนวณอุณหภูมิอ่างเก็บน้ำของ 130±7mK มากกว่าขนาดของใบสั่งมีสูงกว่าอุณหภูมิแผ่นฐานของตู้เย็น (7mK), ในขณะที่ Högele ประมาณอุณหภูมิอ่างเก็บน้ำของ 400±50mK ในตู้เย็นที่ตั้ง 250mK ผู้เขียนบันทึกอุณหภูมิความขัดแย้งไม่สมบูรณ์ความร้อน coupling ระหว่างตัวอย่างและฐาน – Kornei แคทเธอรีน

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทสรุป: การวัดอุณหภูมิ Millikelvin กับควอนตัมจุดสรุปภาพเอฟ Seilmeier และคณะ สรวง รายได้ประยุกต์ (2014) โสดควอนตัมเป็นจุดวัดอุณหภูมิแสงสำหรับอุณหภูมิ Millikelvin Florian Haupt, Atac Imamoglu และมาร์ติโครนสรวง รายได้ประยุกต์ 2, 024,001 (2014) เผยแพร่ 1 สิงหาคม 2014 แสงการวัดอุณหภูมิของอิเล็กตรอนอ่างเก็บน้ำควบคู่ไปกับควอนตัมเดี่ยวดอทในช่วง Millikelvin เอฟ Seilmeier เมตร Hauck, อีชูเบิร์ตจีเจ Schinner, SE Beavan และ A. Högele สรวง รายได้ประยุกต์ 2, 024,002 (2014) เผยแพร่ 1 สิงหาคม 2014 อุปกรณ์กึ่งตัวนำซึ่งเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยท่าเรืออิเล็กตรอนที่มีคุณสมบัติน่างงที่อุณหภูมิต่ำ เพื่อศึกษาคุณสมบัติเหล่านี้เครื่องวัดอุณหภูมิใหม่มีความจำเป็นที่ถูกต้องสามารถตรวจสอบอุณหภูมิของอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำเย็นต่ำกว่า 1 เคลวิน ทั้งสองทีมอิสระของนักวิจัยรายงานในการทบทวนทางกายภาพประยุกต์ได้แสดงให้เห็นตอนนี้เทคนิคทุกแสงเพื่อวัดอุณหภูมิของอ่างเก็บน้ำอิเล็กตรอนในอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ลงไป millikelvin (MK) เทคนิคที่ใช้ประกอบตัวจุดควอนตัมที่สามารถบูรณาการได้อย่างง่ายดายในความหลากหลายของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์การทดลองทั้งสองกลุ่มใช้จุดควอนตัมเพื่อตรวจสอบสถานะความร้อนของ n เจือแกลเลียม arsenide (GaAs) เซมิคอนดักเตอร์ที่ทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บอิเล็กตรอน . นักวิจัยได้จัดเตรียมอุปกรณ์ที่จุดที่ถูกเชื่อมต่อกันด้วยอุโมงค์ทางแยกที่จะ GaAs และระบายความร้อนตัวอย่างที่อยู่ภายในตู้เย็นแช่แข็ง ด้วยเลเซอร์ narrowband พวกเขาบันทึกแสงจากจุดควอนตัม ขึ้นอยู่กับการเรืองแสงที่นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณพื้นดินรัฐที่มีประชากรอิเล็กตรอนที่จุดควอนตัมจากการที่พวกเขาสามารถที่จะสรุปฟังก์ชั่นการกระจายความร้อนของเซมิคอนดักเตอร์ ทีมงานนำโดย Atac Imamoglu ที่สถาบันควอนตัมอิเล็กทรอนิคส์ที่ผลประโยชน์ทับซ้อนซูริกและอเล็กซานเดHögeleที่ลุดวิกแมกมหาวิทยาลัยมิวนิค, เยอรมนีทั้งสองพบว่าอุปกรณ์อิเลคตรอนที่พวกเขาศึกษาเป็นอย่างมากอุ่นกว่าอุณหภูมิที่ระบุของการระบายความร้อนของพวกเขา ระบบ Imamoglu และทีมงานของเขาคำนวณอุณหภูมิอ่างเก็บน้ำจาก 130 ± 7mK กว่าลำดับความสำคัญสูงกว่าอุณหภูมิแผ่นฐานของตู้เย็นของพวกเขา (7mK) ในขณะที่อุณหภูมิประมาณHögeleอ่างเก็บน้ำ 400 ± 50mK ในตู้เย็นตั้ง 250mK ผู้เขียนบันทึกอุณหภูมิความขัดแย้งที่จะมีเพศสัมพันธ์ไม่สมบูรณ์ความร้อนระหว่างตัวอย่างและฐาน - แคทเธอรี Kornei

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เรื่องย่อ : การวัดอุณหภูมิด้วย millikelvin ควอนตัมจุด

เรื่องย่อภาพ
F . seilmeier et al . ว. . บาทหลวง ประยุกต์ ( 2014 )
ควอนตัมดอตเดียวเป็นเทอร์โมมิเตอร์สำหรับอุณหภูมิแสง millikelvin Florian ฮอปต์
, imamoglu ATAC และมาร์ตินโครน
ว. . บาทหลวง ใช้ 2 024001 ( 2014 ) ตีพิมพ์วันที่ 1 สิงหาคม 2014

,แสงของอ่างเก็บน้ำ thermometry อิเล็กตรอนคู่กับควอนตัมดอตเดียวในช่วง millikelvin
F . seilmeier M กค์ เช่น ชูเบิร์ต จี  เจ. schinner เอส  อี บีแวน และ A . H ö gele
ว. . บาทหลวง ใช้ 2 024002 ( 2014 )
ตีพิมพ์วันที่ 1 สิงหาคม 2014
สารกึ่งตัวนำ ซึ่งรูปแบบพื้นฐานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย , ท่าเรืออิเล็กตรอนที่แสดงคุณสมบัติอย่างที่อุณหภูมิต่ำเพื่อศึกษาคุณสมบัติเหล่านี้ เป็นแบบใหม่ที่ถูกต้องสามารถตรวจสอบอุณหภูมิอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำเย็นด้านล่าง 1 เคลวิน สองทีมอิสระของนักวิจัยรายงานตรวจสอบทางกายภาพที่ใช้ในตอนนี้แสดงให้เห็นถึงเทคนิค all-optical การวัดอุณหภูมิของอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำอุปกรณ์ลงสู่อ่างเก็บน้ำ millikelvin ( MK )เทคนิคใช้ทั้งชนิด ควอนตัมดอตที่สามารถบูรณาการได้ง่ายในความหลากหลายของอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำแบบ

ทั้งสองกลุ่มใช้ควอนตัมตรวจสภาพความร้อนของ n-doped แกลเลียมอาร์เซไนด์ ( GaAs ) เป็นสารกึ่งตัวนำที่ทำหน้าที่เป็นอิเล็กตรอนที่อ่างเก็บน้ำนักวิจัยเตรียมอุปกรณ์ที่จุดเชื่อมต่อด้วยอุโมงค์ชุมทางกับ GaAs และเย็นตัวอย่างภายในตู้เย็นแช่แข็ง . ด้วยเลเซอร์แคบ พวกเขาบันทึกการเรืองแสงจากควอนตัมดอท ตามนี้ นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณสภาพพื้นดินอิเล็กตรอนประชากรในควอนตัมจุดจากที่พวกเขาสามารถที่จะอนุมานการกระจายความร้อนฟังก์ชันของสารกึ่งตัวนำ ทีมที่นำโดย imamoglu ATAC ที่สถาบันควอนตัมอิเล็กทรอนิกส์ ที่ซูริค สวิตเซอร์แลนด์ และ อเล็กซานเดอร์ H ö gele ที่ลุดวิกแห่งมหาวิทยาลัยมิวนิค เยอรมนี ทั้งสองพบว่าอิเล็กตรอนอุปกรณ์ที่พวกเขาเรียนมาก อุ่นกว่าอุณหภูมิปกติของระบบทําความเย็นimamoglu และทีมงานของเขาจากอ่างเก็บน้ำที่อุณหภูมิ 130 ± 7mk มากกว่าคำสั่งของขนาดสูงกว่าแผ่นฐานอุณหภูมิตู้เย็น ( 7mk ) ในขณะที่ H ö gele ประมาณแหล่งอุณหภูมิ 400 ± 50mk ในตู้เย็นตั้ง 250mk ผู้เขียนได้บันทึกอุณหภูมิความร้อนให้สมบูรณ์เชื่อมต่อระหว่างตัวอย่างและ ฐาน kornei ) แคทเธอรีน