Väitös teknillisen fysiikan alalta, DI Teemu Elo

Väitöskirjan nimi on "Microwave Noise Measurements on Nanoelectronic Devices".

Sähköinen kohina on signaalin satunnaista vaihtelua, ja sitä esiintyy kaikkialla ympärillämme. Useimmiten kohina on ei-toivottu ilmiö, kuten esimerkiksi sähköisessä tietoliikenteessä. Tilanne on kuitenkin toinen nanokoon fysiikan kokeellisessa tutkimuksessa: kohinaa mittaamalla voidaan havainnoida sähkövirran varauksenkuljettajien ominaisuuksia, joita ei kyetä havaitsemaan tavallisissa johtavuusmittauksissa. Kohinan tilastollista jakaumaa analysoimalla saadaan esimerkiksi tietoa varauksenkuljettajien sirontamekanismeista hiilinanorakenteissa tai tyhjiökvanttitilojen lomittumisesta suprajohtavassa kvanttipiirissä. Lämpöliikkeestä aiheutuvan kohinan vähentämiseksi tällaiset mittaukset suoritetaan yleensä hyvin matalissa lämpötiloissa, vain asteen sadasosan päässä absoluuttisesta nollalämpötilasta.

Tässä väitöstutkimuksessa kehitettiin kohinan mittausjärjestelyitä mikroaaltotaajuuksille mataliin lämpötiloihin. Työssä keskityttiin mittaamaan erityisesti kohinan korrelaatiota eli kohinasignaalien samanlaisuutta tutkittavan näytteen kahden eri elektrodin välillä. Kohinan korrelaation avulla tutkittiin elektronien interferenssiä ristin ja laatikon muotoisissa, yhden hiiliatomikerroksen käsittävissä grafeeninäytteissä. Tutkimuksen tulokset tuovat uutta näkemystä elektronien käyttäytymiseen epäjärjestäytyneissä sähköjohteissa. Lisäksi väitöstutkimuksessa kehitettiin aiempia toteutuksia yksinkertaisempi suprajohtava parametrivahvistin, jota voidaan käyttää esimerkiksi tyhjiökvanttitilojen tutkimiseen.

Vastaväittäjänä toimii professori Jan van Ruitenbeek, Universiteit Leiden, Alankomaat.

Kustos on professori Pertti Hakonen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysikaan laitos.

Väittelijän yhteystiedot:  Teemu Elo, Teknillisen fysiikan laitos, [email protected]

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulun ilmoitustaululla Konemiehentie 2, Espoo.