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极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量

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宋志军, 吕昭征, 董全, 冯军雅, 姬忠庆, 金勇, 吕力. 2019: 极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量, 物理学报, 68(7): 99-108. doi: 10.7498/aps.68.20190114
引用本文: 宋志军, 吕昭征, 董全, 冯军雅, 姬忠庆, 金勇, 吕力. 2019: 极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量, 物理学报, 68(7): 99-108. doi: 10.7498/aps.68.20190114
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Song Zhi-Jun, Lü Zhao-Zheng, Dong Quan, Feng Jun-Ya, Ji Zhong-Qing, Jin Yong, Lü Li. 2019: Shot noise measurement for tunnel junctions using a homemade cryogenic amplifier at dilution refrigerator temperatures, Acta Physica Sinica, 68(7): 99-108. doi: 10.7498/aps.68.20190114
Citation: Song Zhi-Jun, Lü Zhao-Zheng, Dong Quan, Feng Jun-Ya, Ji Zhong-Qing, Jin Yong, Lü Li. 2019: Shot noise measurement for tunnel junctions using a homemade cryogenic amplifier at dilution refrigerator temperatures, Acta Physica Sinica, 68(7): 99-108. doi: 10.7498/aps.68.20190114
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极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量

  • 中国科学院物理研究所,北京凝聚态物理国家实验室,北京100190;中国科学院大学,物理科学学院,北京100049

  • 巴黎-萨克雷大学,巴黎第十一大学,法国国家科学院纳米科学与技术中心,法国,帕莱索91120

Shot noise measurement for tunnel junctions using a homemade cryogenic amplifier at dilution refrigerator temperatures

  • 摘要:

    介观体系输运过程中载流子的离散性导致了散粒噪声.通过测量散粒噪声可以得到传统的基于时间平均值的电导测量无法得到的随时间涨落信息,因而作为一种重要手段在极低温量子输运研究中得到了一定的应用.极低温环境下的噪声测量是一种难度很大的极端条件下的微弱信号测量,通常需要在低温端安装前置放大器并且尽量靠近待测器件以提高测量信噪比和带宽,因此对放大器的噪声水平和功耗都有严格的要求.提出了在稀释制冷机内搭建的散粒噪声测量系统,以及利用此套系统得到了在mK温区超导隧道结散粒噪声的测量结果.自行研制的高电子迁移率晶体管低温前置放大器采用整体封装,便于安装在商用干式稀释制冷机的4K温区,本底电压噪声为0.25 nV/√Hz,功耗仅为0.754 mW.通过对隧道结进行散粒噪声测量,得到的Fano因子和理论计算吻合.

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出版历程
  • 刊出日期:  2019-04-05

极低温散粒噪声测试系统及隧道结噪声测量

  • 中国科学院物理研究所,北京凝聚态物理国家实验室,北京100190;中国科学院大学,物理科学学院,北京100049
  • 巴黎-萨克雷大学,巴黎第十一大学,法国国家科学院纳米科学与技术中心,法国,帕莱索91120

摘要: 

介观体系输运过程中载流子的离散性导致了散粒噪声.通过测量散粒噪声可以得到传统的基于时间平均值的电导测量无法得到的随时间涨落信息,因而作为一种重要手段在极低温量子输运研究中得到了一定的应用.极低温环境下的噪声测量是一种难度很大的极端条件下的微弱信号测量,通常需要在低温端安装前置放大器并且尽量靠近待测器件以提高测量信噪比和带宽,因此对放大器的噪声水平和功耗都有严格的要求.提出了在稀释制冷机内搭建的散粒噪声测量系统,以及利用此套系统得到了在mK温区超导隧道结散粒噪声的测量结果.自行研制的高电子迁移率晶体管低温前置放大器采用整体封装,便于安装在商用干式稀释制冷机的4K温区,本底电压噪声为0.25 nV/√Hz,功耗仅为0.754 mW.通过对隧道结进行散粒噪声测量,得到的Fano因子和理论计算吻合.

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