Heat transport in a single quantum dot device

Transport de chaleur dans une boîte quantique Les boîtes quantiques constituent un système modèle attrayant pour les études fondamentales et les applications en thermoélectricité, en raison de leur transmission électronique accordable et de leur asymétrie électron-trou naturelle. Dans le régime de couplage faible, la discrétisation du spectre d'énergie d'une boîte quantique rend les processus de transport électronique fortement sélectifs en énergie. Le flux net de chaleur est nul dans un tel dispositif puisque les électrons se déplacent par effet tunnel en utilisant exactement le même niveau d'énergie. Par conséquent, la conductance thermique est nulle quelle que soit la position du niveau de la boîte quantique par rapport à l'énergie. Une boîte quantique faiblement couplée est aussi un bon isolant thermique.Nous étudions le flux de chaleur dans deux dispositifs à boîtes quantiques différents. Premièrement, dans une jonction métallique à boîte quantique unique, fabriquée à l'aide de la technique d'électromigration, nous avons mesuré expérimentalement la conductance thermique en présence de forts effets de co-tunneling en utilisant une jonction sensible supraconducteur-métal normal-supraconducteur (S-N-S) comme sonde de température locale. Nous démontrons le contrôle par la grille du flux de chaleur électronique, en accord avec les calculs numériques. Les cartes de température des électrons prises dans le voisinage immédiat de la jonction, en fonction de la grille et des tensions de polarisation appliquées au dispositif, révèlent des structures en losange de Coulomb clairement définies. En outre, nous combinons les conductances de charge et de chaleur à travers une jonction de boîtes quantiques réalisée par cette méthode, ce qui démontre une violation de la loi de Wiedemann-Franz dans le régime de couplage intermédiaire.Ensuite, nous passons aux dispositifs à base de nanofils d'InAs, car ils ont attiré une attention considérable en raison de leur remarquable accordabilité sur le couplage de la boîte quantique a ses contact et de leur stabilité dans le temps. Nous rapportons des mesures simultanées du transport de chaleur et de charge unique en utilisant un thermomètre électronique sensible de type supraconducteur-isolant-métal normal (S-I-N) intégré dans le dispositif. Nous montrons une conduction thermique ajustable et fortement sélective en énergie, significativement inférieure à la prédiction de Wiedemann-Franz. En outre, les phénomènes observés dans les deux expériences concordent bien avec les calculs théoriques.