Cooling low-dimensional electron systems into the microkelvin regime.
Cooling low-dimensional electron systems into the microkelvin regime.
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DOI：
10.1038/s41467-022-28222-x
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发表时间：
2022-02-03
影响因子：
16.6
通讯作者：
Saunders J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Levitin LV;van der Vliet H;Theisen T;Dimitriadis S;Lucas M;Corcoles AD;Nyéki J;Casey AJ;Creeth G;Farrer I;Ritchie DA;Nicholls JT;Saunders J
具有高迁移率的二维电子气（2DEG）采用半导体异质结构设计，具有多种由强相关性产生的有序相，这些相在足够低的温度下出现。 2DEG 可以通过表面栅极进一步控制，以创建具有潜在自旋电子应用的准一维系统。在这里，我们解决了将此类电子冷却至 1mK 以下的长期挑战，这对于识别拓扑相和自旋相关态可能很重要。 2DEG 装置浸入液体 3He 中，通过铜的核绝热退磁进行冷却。 2D 电子的温度是根据金线中的电子噪声推断出来的，金线通过金属欧姆接触连接到 2DEG。通过有效的筛选和过滤，我们证明了温度为 0.9±0.1mK，并且还有进一步显着改进的空间。该平台是关键的技术步骤，为观察新的量子现象和开发利用相关电子态的新一代纳米电子器件铺平了道路。将电子冷却到微开尔文温度范围对于实际目的和基础研究都很有意义，但目前的演示仅限于小型特定设备。在这里，作者在大面积二维电子气中实现了亚毫开尔文温度。
Two-dimensional electron gases (2DEGs) with high mobility, engineered in semiconductor heterostructures host a variety of ordered phases arising from strong correlations, which emerge at sufficiently low temperatures. The 2DEG can be further controlled by surface gates to create quasi-one dimensional systems, with potential spintronic applications. Here we address the long-standing challenge of cooling such electrons to below 1 mK, potentially important for identification of topological phases and spin correlated states. The 2DEG device was immersed in liquid 3He, cooled by the nuclear adiabatic demagnetization of copper. The temperature of the 2D electrons was inferred from the electronic noise in a gold wire, connected to the 2DEG by a metallic ohmic contact. With effective screening and filtering, we demonstrate a temperature of 0.9 ± 0.1 mK, with scope for significant further improvement. This platform is a key technological step, paving the way to observing new quantum phenomena, and developing new generations of nanoelectronic devices exploiting correlated electron states. Cooling electrons into the microkelvin temperature range is of interest both for practical purposes and fundamental studies, but current demonstrations are limited to small, specific devices. Here, the authors achieve sub-millikelvin temperatures in a large-area, two-dimensional electron gas.
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影响因子：
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作者：
JAIN, JK
通讯作者：
JAIN, JK
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作者：
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通讯作者：
Moler, Kathryn A.
影响因子：
8.6
作者：
Braunecker, Bernd;Simon, Pascal
通讯作者：
Simon, Pascal
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2.1
作者：
Batey, G.;Buehler, M.;Twin, A.
通讯作者：
Twin, A.
DOI：
10.1098/rsta.2015.0050
发表时间：
2016-03-28
影响因子：
5
作者：
Kirste, A.;Engert, J.
通讯作者：
Engert, J.