Single electron transistor

En single electron transistor eller SET er en kvantemekanisk transistor, som er yderst ladningspåvirkelig i source-drain-strækningen. Den er styrbar via gate-elektroden.

Kvantemekanik

Introduktion  • Ordliste  • Historie Baggrund Bra-ket notation  • Gammel kvanteteori  • Hamilton-funktion  • Interferens  • Klassisk mekanik Grundlæggende koncepter Atommodel  • Bølgefunktion  • CPT-teoremet  • Bølgefunktionens kollaps  • Ikke-lokalitet  • Komplementaritet  • Dekohærens  • Kohærens  • Måling  • Sammenfiltring  • Spin  • Superposition  • Tunnelering  • Kvantespring  • Kvanteteleportation  • Kvantetilstand  • Partikel-bølge-dualitet  • Partikel i en boks  • Paulis udelukkelsesprincip  • Symmetri i kvantemekanik  • Ubestemthed  • Virtuel partikel Eksperimenter Bells tests  • Bose-Einstein-kondensat  • Dobbeltspalte  • Frank-Hertz  • Kvante Hall-effekten  • Mach-Zehnder  • Stern–Gerlach Formuleringer Born-Oppenheimer  • Hartree-Fock  • Heisenberg  • Interaktion  • Kurve-integraler  • Matrix-mekanik  • Relativistisk kvantemekanik  • Schrödinger Ligninger Dirac  • Klein–Gordon  • Pauli  • Rydberg  • Schrödinger Fortolkninger  • Københavnerfortolkningen  • de Broglie–Bohm  • Skjulte variabler  • Mange-verdens  • Schrödingers kat Avancerede emner Dc-squid  • Degenereret stof  • Josephson-kontakt  • Kvantecomputer  • Kvanteelektrodynamik  • Kvantefeltteori  • Kvantekaos  • Kvantekemi  • Kvantekromodynamik  • Kvanteoptik  • Kvante-statistisk mekanik  • Kvante-informationsteori  • Kvanteø  • Kvasipartikel  • Rapid single flux quantum  • Resonanstunneldiode  • Resonanstunneltransistor  • Single electron transistor  • Spredningsteori  • Tunneldiode  • Tæthedsmatrix Videnskabsmænd Bell  • Bogoljubov  • Bohm  • Bohr  • Born  • Bose  • de Broglie  • Compton  • Dirac  • Debye  • Ehrenfest  • Einstein  • Everett  • Fock  • Fermi  • Feynman  • Heisenberg  • Hilbert  • Jordan  • Kramers  • von Neumann  • Pauli  • Lamb  • Laue  • Planck  • Raman  • Rydberg  • Schrödinger  • Sommerfeld  • Weyl  • Wigner  • Zeeman  • Zeilinger

En SET baseret på metaller eller halvledere indeholder en kvanteø, som er kapacitivt koblet til en elektrode, kaldet gate. Kvanteøen har to ender, der er kvantemekanisk koblet til hver sin tilledning, i transistorterminologi source og drain. Den kvantemekaniske kobling betyder at elektroner kan transporteres fra kvanteøen til/fra source og drain ved kvantemekanisk tunnelering. Koblingen kan f.eks. skabes ved at adskille kvanteøen fra source/drain med et tyndt oxidlag, der kan være så tyndt som 1 nanometer, hvilket ca. svarer til 10 atomers bredde.

Ved hjælp af gate'en kan man binde eller frigive et vilkårligt antal elektroner på øen (også brøkdele af en elektron). På denne måde kan sandsynligheden for tunnelering styres, hvorved SET'ens evne til at lede elektrisk strøm kan styres. Ledningsevnen er periodisk i det bundne antal elektroner.

Ved mere komplicerede opbygninger med SET'en (f.eks. en variant med tre kvanteøer og tre gates, en såkaldt single electron turnstile) kan man opnå at kunne lukke en enkelt elektron igennem ad gangen. Dette har dannet basis for fremstilling af strømnormaler, hvor man på kontrolleret vis lukker en elektron igennem ad gangen. Sådanne strømnormaler har opnået en præcision på én fejl pr. 10⁸, dvs. en fejl pr. 100 millioner elektroner. Præcisionen skal dog være ca. én fejl pr. 10⁹ hvis konstruktionen skal anvendes som strømnormal.

En SET kan f.eks. anvendes til at måle ekstremt svage elektriske felter og kan derfor anvendes i en scanning tunneling mikroskop (STM) målespids.

Se også

• Josephson tunneldiode
• Resonanstunneldiode, RTD
• Resonanstunneltransistor, RTT

Eksterne henvisninger

Wikimedia Commons har medier relateret til: Single electron transistor

• Feature: September 1998, PhysicWeb: Single-electron transistors Citat: "...This year two experiments have demonstrated that SET transistors can work at room temperature..."
• 26 May 2004, PhysicWeb: Single-electron transistor goes mechanical
• Single Electron Transistors K. Matsumoto Arkiveret 28. oktober 2004 hos Wayback Machine
• July 06, 2001, Scientific American: Scientists Create First Room-Temperature Single-Electron Transistor Citat: "...From a carbon nanotube, Dutch researchers have crafted a transistor that toggles on and off with the flow of a single electron..."
• Fabrication of a Scanning Single Electron Transistor Arkiveret 25. august 2004 hos Wayback Machine Citat: "...The scanning Single Electron Transistor consists of a Single Electron Transistor fabricated at the end of a scanning probe. It is aimed at imaging the electric potential landscape of a surface and can be applied to a wide variety of samples with a resolution much better than single electron charge..."