Quantification du courant alternatif : la boîte quantique comme source d'électrons uniques subnanoseconde

par Gwendal Fève

Thèse de doctorat en Physique quantique

Sous la direction de Denis-Christian Glattli.

Soutenue en 2006

à Paris 6 .

mots clés

• Physique mésoscopique
• Gaz bidimensionnel d'électrons
• Dynamique électronique cohérente
• Subnanoseconde
• Circuit AC quantique
• Quantification du courant alternatif
• Source d'électron unique

Résumé

Cette thèse est dédiée à l'étude du transport subnanoseconde de charges dans un conducteur quantique modèle: la capacité mésoscopique. En appliquant une tension hyperfréquence sur une grille située au dessus d'une boîte quantique de taille micronique, on sonde la dynamique de transfert de charges de la boîte vers un réservoir. Dans le régime linéaire, ce circuit est équivalent à une capacité quantique reliée à la densité d'états de la boîte en série d’une résistance constante et égale au demi quantum de résistance h/2e2. Dans le régime non linéaire obtenu en appliquant une tension créneau d'amplitude comparable à l'énergie d'addition de la boîte (énergie nécessaire à l’ajout d’une charge), le courant alternatif est quantifié en unité de 2ef traduisant l'émission et l'absorption par la boîte d'un unique électron par période. La phase du courant permet la détermination du temps d’échappement de la charge dans une gamme allant de la centaine de picosecondes à la dizaine de nanosecondes.

Titre traduit

Quantization of the AC current : the quantum box as a subnanosecond single electron source

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