Technische Universiteit Delft

Enkel-elektron tunnel junctie
13 januari 2003 | 10.30 uur
hr. R.H. Klunder | elektrotechnisch ingenieur.

Promotor | Prof.dr.ir. P.M. Dewilde (fac ITS)
toeg.prom. | Dr. J. Hoekstra (UHD-fac ITS)

Circuit design with metallic single-electron tunnel junctions. Het onderzoek heeft zich gericht op één van de mogelijke toekomstige bouwstenen in de elektronica: de enkel-elektron tunnel junctie (SET). Een stroom door de SET junctie kan slechts één enkel elektron zijn. Met een dergelijke structuur zouden in de toekomst extreem-laag-vermogen schakelingen kunnen worden gemaakt. Om circuits te ontwerpen die SET juncties bevatten is een model ontworpen bestaande uit een capaciteit met daaraan parallel een stroombron om de ladingsverplaatsing van het elektron dat tunnelt op circuitniveau te laten plaatsvinden. Het zwaartepunt van dit model ligt op het gedrag van het enkele elektron dat tunnelt, hierin verschilt ons model van de bestaande modellen beschreven in de literatuur die op tunnelstromen zijn gebaseerd. Naast het model voor de SET junctie, werd er ook een model ontworpen om onafhankelijke knooppuntladingen te beschrijven. Dit is nodig om de circuits met zwevende knooppunten te lineariseren. Met behulp van deze modellen kunnen eenvoudige circuits worden ontworpen. Een voorbeeld van een basisstructuur waarbij slechts één enkel elektron tunnelt is de elektron-box (een SET junctie in serie met een gewone capaciteit). Als toepassingen voor het gebruik van deze elektron-box worden in het proefschrift enkele logische poorten (NAND, NOR, XOR), als ook een AD-converter beschreven. Tevens zijn een aantal metingen verricht. De verkregen meetresultaten konden worden verklaard met behulp van de ontworpen modellen.

Voor verder lezen:

* Complete guide to semiconductor devices by Kwok K. Ng, 2002
* Single-electron and Cooper pair transport in circuits of small tunnel junctions by Marco Matters, 1996

Maarten van der Sanden
Wetenschapsvoorlichter
Universiteitsdienst TU Delft /
Dir. Marketing & Communicatie
tel.: +31 15 2785454
fax: +31 15 2781855
GSM: +31 (0)6 20408176