纳米电子器件的片上磁冷却

我们展示了通过硅芯片上薄膜铜的退磁，将纳米结构中的电子显著冷却至10 mK以下。我们的方法通过将电子直接与冷冻核浴耦合，而非通过主晶格中的声子进行冷却，克服了弱电子-声子散射的典型瓶颈。因此，弱电子-声子散射反而成为优势。它使得电子能够在实验上有用的时间段内被冷却到低于稀释制冷机平台、输入电连线以及主晶格的温度。全球范围内正努力在纳米结构中实现亚毫开尔文电子温度，以研究相干电子现象并改善纳米电子器件的运行。片上磁冷却是应对这一挑战的有前途的方法。该方法可用于在其他纳米结构中达到低的局部电子温度，从而无需改造传统的、大型的退磁级。我们通过将其应用于测量其内部电子温度的纳米电子原级温度计来演示该技术。利用优化的退磁过程，我们展示了片上电子从9 mK冷却至低于5 mK并持续超过1000秒。