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Carbon nanotubes as Cooper pair beam splitters

URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:355-epub-160439

Herrmann, Lorenz (2010) Carbon nanotubes as Cooper pair beam splitters. PhD, Universität Regensburg

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Abstract (German)

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.

Translation of the abstract (English)

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.

Item Type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Referee:	Prof. Dr. Christoph Strunk and Dr. Takis Kontos
Date of exam:	09 July 2010
Institutions:	Physics > Institute of Experimental and Applied Physics > Chair Professor Weiss > Group Christoph Strunk
Interdisciplinary subject network:	Not selected
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
Subjects:	500 Science > 530 Physics
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Owner:	Universitätsbibliothek Regensburg
Deposited On:	30 Jul 2010 09:31
Last Modified:	21 Jul 2011 00:34
Item ID:	16043

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