Квантовые точки – счеты для электронов

Швейцарским ученым удалось измерить ток путем подсчета индивидуальных электронов, туннельный переход которых происходил через квантовую точку в нанопроволоке из арсенида индия (достаточно малую трехмерную область, ограничивающую движение частицы). Полученные результаты показали хорошее соответствие с измерениями тока, выполненными традиционными способами. Таким образом открыт способ подсчета единичных носителей заряда, что определяет новый метрологический стандарт для измерения тока.

Ученые использовали детектор зарядов, который считал электроны один за другим, когда они совершали туннельный переход из/в квантовую точку. Полоса пропускания детектора была достаточной для того, чтобы одновременно выполнять измерение тока традиционными амперметрами. Это позволило сделать прямое сравнение двух методов измерений, которое показало, что находящийся в микросхеме детектор зарядов может служить очень чувствительным прибором для измерения тока.

Исследователи подсчитывали индивидуальные электроны, поместив вблизи квантовой точки квантовый точечный контакт (так называется узкий канал между двумя широкими проводящими ток областями, сопоставимыми по ширине с длиной волны электрона – от нм до мкм).

Проводимость квантового точечного контакта очень чувствительна к изменениям электростатических полей. Всякий раз, когда электрон проникает в квантовую точку, проводимость понижается, а когда ее покидает – растет. Таким образом, постоянно наблюдая за проводимостью контакта, можно зафиксировать туннельные переходы единичных электронов в режиме реального времени.

Разрешающая способность детектора по времени составляет около 4 мкс, что позволяет измерять токи вплоть до нескольких фемтоампер (10 ^-15 А).

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365