Title (eng)
Design and preparation of noise measurements in the anomalous metal phase
Parallel title (deu)
Konzeption und Vorbereitung auf Messungen des Rauschens der anomalen Metallphase
Author
Kristen Williams Galvin
Advisor
Norbert Schuch
Assessor
Norbert Schuch
Abstract (deu)
Anomale Metalle sind Materialien, die bei niedrigen Temperaturen ein ungewöhnliches Transportverhalten zeigen, das sich nicht mit der Fermi-Flüssigkeits-Theorie erklären lässt. Sie treten in Dünnschicht-Supraleitern auf, die nicht-thermisch aus dem supraleitenden Zustand herausgefahren wurden. Obwohl sie in den letzten drei Jahrzehnten im Zentrum der Forschung zur Physik der kondensierten Materie standen, sind noch viele Fragen offen. Ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung unseres Verständnisses ihrer effektiven Ladungsträger ist es Messungen des Ladungsrauschens in diesen Proben durchzuführen. Diese Arbeit berichtet über den Entwurf und die Realisierung eines neuen Chips zur Durchführung solcher Rauschmessungen. In mehreren Iterationen haben wir eine Leiterplatte für das effiziente Auslesen von Mikrowellensignalen entwickelt. Ziel des Designs ist es, Eingangsverlust und Resonanzen über den erforderlichen Frequenzbereich zu minimieren. Wir präsentieren detaillierte Messungen der Transmissionsspektren der Leiterplatten jeder Iteration. Die Leiterplatte wurde dann in Verbindung mit dem anomalen Metall-Chip verwendet, dessen ordnungsgemäße Funktion anhand von Strom-Spannungs-Kennlinien und Messungen des Widerstands in Abhängigkeit von der Gate-Spannung überprüft wurde. In zukünftigen Experimenten wird dieser Chip für Messungen des Rauschens der anomalen Metallphase verwendet werden.
Abstract (eng)
Anomalous metals are materials that exhibit unusual transport behavior at low temperatures that cannot be explained by Fermi liquid theory. They occur in thin-film superconductors that have been tuned non-thermally out of the superconducting state. While they have been subject of active research in condensed matter physics over the past three decades, there are still many questions that remain open. One promising approach to improve our understanding of their effective charge carriers is to carry out charge noise measurements on these samples. This thesis reports on the design and realization of a new device to perform such noise measurements. Through several iterations, we developed a printed circuit board (PCB) for the efficient readout of microwave signals. The design was guided by the requirements of minimizing insertion loss and resonances over the required frequency range. We present detailed measurements on the PCBs' transmission spectra at each iteration. The PCB was then used in conjunction with a new low-frequency microwave readout chain to test the proper functioning of the anomalous metal device, whose suitable performance was verified with IV characteristics and measurements of the gate-dependent resistance. In future experiments, the device reported on here will be used for measurements concerning the noise of the anomalous metal phase.
Keywords (deu)
anomale MetalleSupraleiterQuanten Gerätesupraleitende SchaltungenTieftemperaturphysikPhasenübergängeDünnschichtsupraleitungkondensierte MateriemakroskopischJosephson-KontakteProximity-Effekt
Keywords (eng)
anomalous metalssuperconductorsquantum devicessuperconducting circuitslow temperature physicsphase transitionsthin film superconductivitycondensed mattermacroscopicjosephson junctionsproximity effect
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1631055
rdau:P60550 (deu)
viii, 85 Seiten : Illustrationen
Number of pages
95
Association (deu)
Title (eng)
Design and preparation of noise measurements in the anomalous metal phase
Parallel title (deu)
Konzeption und Vorbereitung auf Messungen des Rauschens der anomalen Metallphase
Author
Kristen Williams Galvin
Abstract (deu)
Anomale Metalle sind Materialien, die bei niedrigen Temperaturen ein ungewöhnliches Transportverhalten zeigen, das sich nicht mit der Fermi-Flüssigkeits-Theorie erklären lässt. Sie treten in Dünnschicht-Supraleitern auf, die nicht-thermisch aus dem supraleitenden Zustand herausgefahren wurden. Obwohl sie in den letzten drei Jahrzehnten im Zentrum der Forschung zur Physik der kondensierten Materie standen, sind noch viele Fragen offen. Ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung unseres Verständnisses ihrer effektiven Ladungsträger ist es Messungen des Ladungsrauschens in diesen Proben durchzuführen. Diese Arbeit berichtet über den Entwurf und die Realisierung eines neuen Chips zur Durchführung solcher Rauschmessungen. In mehreren Iterationen haben wir eine Leiterplatte für das effiziente Auslesen von Mikrowellensignalen entwickelt. Ziel des Designs ist es, Eingangsverlust und Resonanzen über den erforderlichen Frequenzbereich zu minimieren. Wir präsentieren detaillierte Messungen der Transmissionsspektren der Leiterplatten jeder Iteration. Die Leiterplatte wurde dann in Verbindung mit dem anomalen Metall-Chip verwendet, dessen ordnungsgemäße Funktion anhand von Strom-Spannungs-Kennlinien und Messungen des Widerstands in Abhängigkeit von der Gate-Spannung überprüft wurde. In zukünftigen Experimenten wird dieser Chip für Messungen des Rauschens der anomalen Metallphase verwendet werden.
Abstract (eng)
Anomalous metals are materials that exhibit unusual transport behavior at low temperatures that cannot be explained by Fermi liquid theory. They occur in thin-film superconductors that have been tuned non-thermally out of the superconducting state. While they have been subject of active research in condensed matter physics over the past three decades, there are still many questions that remain open. One promising approach to improve our understanding of their effective charge carriers is to carry out charge noise measurements on these samples. This thesis reports on the design and realization of a new device to perform such noise measurements. Through several iterations, we developed a printed circuit board (PCB) for the efficient readout of microwave signals. The design was guided by the requirements of minimizing insertion loss and resonances over the required frequency range. We present detailed measurements on the PCBs' transmission spectra at each iteration. The PCB was then used in conjunction with a new low-frequency microwave readout chain to test the proper functioning of the anomalous metal device, whose suitable performance was verified with IV characteristics and measurements of the gate-dependent resistance. In future experiments, the device reported on here will be used for measurements concerning the noise of the anomalous metal phase.
Keywords (deu)
anomale MetalleSupraleiterQuanten Gerätesupraleitende SchaltungenTieftemperaturphysikPhasenübergängeDünnschichtsupraleitungkondensierte MateriemakroskopischJosephson-KontakteProximity-Effekt
Keywords (eng)
anomalous metalssuperconductorsquantum devicessuperconducting circuitslow temperature physicsphase transitionsthin film superconductivitycondensed mattermacroscopicjosephson junctionsproximity effect
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1633071
Number of pages
95
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