作为量子化电流源的混合单电子晶体管

约二十年前单电子学的兴起奠定了在固态器件中同步操控单个电子的基础。低温环境下的超微结构构成了逐个处理电子的理想领域。该领域长期面临的挑战是实现一个与操作频率 $f$ 精确相关的电流源。人们迫切需要一个量子电流标准以及所谓的“计量三角”，即通过欧姆定律检验由约瑟夫森效应产生的电压和由量子霍尔效应产生的电阻与电流的一致性，以验证自然界基本常数 $\hbar$ 和 $e$。已有若干尝试旨在创建符合极高精度、高产出率且控制参数不过多等严苛标准的计量电流源。然而，尽管多年来见证了许多巧妙的成就，迄今尚无令人满意的解决方案。在此，我们提出并证实了一种混合金属 - 超导旋转栅的概念，其形式为具有一栅的单岛单电子晶体管，该器件在我们电流测量的不确定度范围内展示了多个 $ef$ 水平的稳健电流平台。我们的理论估算表明，通过进一步优化设计和恰当选择器件参数，可以有效抑制当前系统的误差，因此我们预期它最终能满足量子计量学的严格规范。