Carbon nanotubes as Cooper pair beam splitters

Dokumentenart:	Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation)
Open Access Art:	Primärpublikation
Datum:	30 Juli 2010
Begutachter (Erstgutachter):	Prof. Dr. Christoph Strunk und Dr. Takis Kontos
Tag der Prüfung:	9 Juli 2010
Institutionen:	Physik > Institut für Experimentelle und Angewandte Physik > Lehrstuhl Professor Weiss > Arbeitsgruppe Christoph Strunk
Themenverbund:	Nicht ausgewählt
Stichwörter / Keywords:	Mesoscopic physics, Single-Walled Carbon Nanotubes, Electronic transport, Superconductivity, Beamsplitter, Coulomb blockade, Double quantum dots, Hanbury-Brown-Twiss, Einstein-Podolsky-Rosen, Crossed Andreev Reflection
Dewey-Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Status:	Veröffentlicht
Begutachtet:	Ja, diese Version wurde begutachtet
An der Universität Regensburg entstanden:	Ja
Dokumenten-ID:	16043

Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Doktorarbeit beschäftigt sich mit auf Kohlenstoffnanoröhren basierenden Doppelquantenpunkten, welche mit zwei normalleitenden und einem supraleitenden Kontakt verbunden sind. Indem wir unsere Proben als Cooper-Paar-Strahlteiler verwenden, können wir Nonlokale Andreev-Reflektion nachweisen. Wir injizieren dazu Cooper-Paare in den supraleitenden Kontakt und messen den differentiellen ...

Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Doktorarbeit beschäftigt sich mit auf Kohlenstoffnanoröhren basierenden Doppelquantenpunkten, welche mit zwei normalleitenden und einem supraleitenden Kontakt verbunden sind. Indem wir unsere Proben als Cooper-Paar-Strahlteiler verwenden, können wir Nonlokale Andreev-Reflektion nachweisen. Wir injizieren dazu Cooper-Paare in den supraleitenden Kontakt und messen den differentiellen Leitwert
an den beiden Normalkontakten. Die drei Kontakte unterteilen unsere Proben in einen Doppelquantenpunkt. Jeder Quantenpunkt wird von einer lateralen Gatterspannung
gesteuert. Falls beide Quantenpunkte in Resonanz mit dem chemischen Potential der Kontakte sind, trennt sich ein beträchtlicher Teil der injizierten Cooper-Paare in verschiedene Normalkontakte auf. Falls, im Gegensatz dazu, nur einer der
beiden Quantenpunkte in Resoanz ist, tunneln nahezu alle Cooper-Paare über eben diesen Quantenpunkt zum entsprechenden Normalkontakt. Indem wir verschiedene
Triple-Punkte aus dem Stabilitätsdiagram des Doppelquantenpunkts vergleichen, demonstrieren wir, dass Nonlokale Andreev-Reflektion zum Gesamtstrom beiträgt. Mit dieser Methode extrahieren wir außerdem eine Splitting-Effizienz, die bis zu 50% betragen kann. Der ballistische Transport und die großen Spin-Kohärenzlängen in Kohlenstoffnanoröhren prädestinieren dieses Materialsystem für Korrelationsexperimente im Sinne von Einstein-Podolsky-Rosen im Festkörper.

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

We report on conductance measurements in carbon nanotube based double quantum dots connected to two normal electrodes and a central superconducting finger. By operating our devices as Cooper pair beam splitters, we provide evidence for Crossed Andreev Reflection (CAR). We inject Cooper pairs in the superconducting electrode and measure the differential conductance at both left and right arm. The ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

We report on conductance measurements in carbon nanotube based double quantum dots connected to two normal electrodes and a central superconducting finger. By operating our devices as Cooper pair beam splitters, we provide evidence for
Crossed Andreev Reflection (CAR). We inject Cooper pairs in the superconducting electrode and measure the differential conductance at both left and right arm. The contacts split the device into two coupled quantum dots. Each of the quantum dots
can be tuned by a lateral sidegate. If the two sidegates are tuned such that both quantum dots are at a transmission resonance, a considerable part of the injected Cooper pairs splits into different normal contacts. On the contrary, if only one of the two dots is at resonance, nearly all pairs tunnel to the same normal contact. By comparing different triple points in the double dot stability diagram, we demonstrate the contribution of split Cooper pairs to the total current. In this manner, we are able to extract a splitting efficiency of up to 50% in the resonant case. Carbon Nanotubes ensure ballistic transport and long spin-flip scattering lengths. Due to
these properties they are promising candidates to investigate EPR-type correlations in solid state systems.

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