Наблюдение многих красивых физических эффектов, проявляющихся в двумерном электронном газе, требует охлаждения этого газа до очень низких температур

Рекорд самой низкой температуры электронов составляет 10 мК. Подобные температуры достигаются в установках огромных по размерам и по ценам. В связи с этим уже давно обращают внимание на развитие методов охлаждения, связанных с микроэлектронными устройствами.

Схема охлаждения двумерного электронного газа

Одна из реализованных недавно охлаждающих структур представлена на рисунке. Она содержит охлаждаемую область (Center) площадью 6 мкм², туннельно-связанную с двумя квантовыми точками (Dot A и Dot B), которые, свою очередь, связаны с электродами истока и стока. Принцип охлаждения достаточно прост. “Горячие” электроны уходят из охлаждаемой области в левый контакт (Drain) через высокий энергетический уровень в квантовой точке B, “холодные” электроны поступают из правого контакта (Source) через низкий энергетический уровень в квантовой точке А. Электронный газ приобретает температуру 190 мК, в то время как кристаллическая решетка имеет температуру 280 мК. Отличие температур определяется равновесием двух процессов: представленного механизма охлаждения и разогрева электронов фононами. К счастью, при низких температурах взаимодействие с фононами достаточно ослаблено.

В. Вьюрков

• 1. J.R.Prance et al., Phys. Rev. Lett. 102, 146602 (2009)