PMID 21231469
Ref Arxiv: 1103.2364
DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.234301
WoS: 000286733700012
Ref. & Cit.: NASA ADS
150 Citations
Résumé:

We present a formulation of the nanoscale radiative heat transfer (RHT) using concepts of mesoscopic physics. We introduce the analog of the Sharvin conductance using the quantum of thermal conductance. The formalism provides a convenient framework to analyse the physics of RHT at the nanoscale. Finally, we propose a RHT experiment in the regime of quantized conductance.

Commentaires: Journal: Phys. Rev. Lett. 105, 234301 (2010)

Ref HAL: hal-00545163_v1
DOI: 10.1016/j.jqsrt.2010.01.023
WoS: 000276124500006
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21 Citations
Résumé:

Radiative heat transfer at the nanoscale is becoming an important technological issue with the development of nano electromechanical systems (NEMS). In this article, we derive asymptotic expressions to compute near-field radiative heat transfer between two planes of silicon. We identify two physical mechanisms that give the dominant contribution at small gaps. For intrinsic and low-doped silicon, the main contribution is due to evanescent waves coming from propagating waves undergoing frustrated total internal reflections at the interfaces. For doping levels larger than N-e=10(16) cm(-3) surface mode coupling contributes to the heat transfer. Asymptotic expressions are also given in that case. In all cases, we compare analytical formulas with exact numerical calculations when varying the temperature and the doping concentration. We also give their range of validity. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Ref HAL: hal-00545171_v1
DOI: 10.1038/NPHOTON.2009.144
WoS: 000269382000013
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524 Citations
Résumé:

Heat can be exchanged between two surfaces through emission and absorption of thermal radiation. It has been predicted theoretically that for distances smaller than the peak wavelength of the blackbody spectrum, radiative heat transfer can be increased by the contribution of evanescent waves(1-8). This contribution can be viewed as energy tunnelling through the gap between the surfaces. Although these effects have already been observed(9-14), a detailed quantitative comparison between theory and experiments in the nanometre regime is still lacking. Here, we report an experimental setup that allows measurement of conductance for gaps varying between 30 nm and 2.5 mu m. Our measurements pave the way for the design of submicrometre nanoscale heaters that could be used for heat-assisted magnetic recording or heat-assisted lithography.

Ref HAL: hal-00545157_v1
DOI: 10.1103/PhysRevB.79.045406
WoS: 000262978400087
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42 Citations
Résumé:

We present here an experimental study of Wigner islands formed by electrons floating over helium. Electrons are trapped electrostatically in a mesoscopic structure covered with a helium film, behaving as a quantum dot in the near-classical limit. By removing electrons one by one, we are able to find the addition spectrum, i.e., the energy required to add (or extract) one electron from the trap with occupation number N. Experimental addition spectra are compared with Monte Carlo simulations for the actual trap geometry, confirming the ordered state of electrons over helium in the island.

Ref HAL: hal-00428587_v1
DOI: 10.1063/1.3271681
WoS: 000272627700028
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30 Citations
Résumé:

In this letter, we revisit the role of surface plasmons for nanoscale radiative heat transfer between doped silicon surfaces. We derive a new accurate and closed-form expression of the radiative near-field heat transfer. We also analyse the flux and find that there is a doping level that maximizes the heat flux.

Ref HAL: hal-00540223_v1
DOI: 10.1007/s10909-007-9368-z
WoS: 000247737800018
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8 Citations
Résumé:

We have observed trapping of electrons in an electrostatic trap formed over the surface of liquid He-4. These electrons are detected by a Single Electron Transistor located at the center of the trap. We can trap any desired number of electrons between 1 and similar to 30. By repeatedly (similar to 10(3)-10(4) times) putting a single electron into the trap and lowering the electrostatic barrier of the trap, we can measure the effective temperature of the electron and the time of its thermalisation after heating up by incoherent radiation.

Ref HAL: tel-00250371_v1
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Résumé:

Un électron au dessus de l'hélium présente un spectre quantifié. L'interaction avec l'environnement est estimée suffisamment faible afin de permettre la réalisation d'un bit quantique (qubit) en utilisant les deux premiers niveaux d'énergie. La première étape dans la réalisation de ce qubit consiste à piéger et à contrôler un unique électron. Ceci a été réalisé grâce à un jeu d'électrodes micro-fabriquées définissant un puits de potentiel dans lequel l'électron est piégé. Nous sommes capables avec un tel échantillon de piéger et de détecter un nombre variables d'électrons entre 1 et une vingtaine. Cela nous a alors permis d'étudier le comportement statique d'un petit nombre d'électrons dans un piège. Ils sont supposés cristallisés et formés des structures appelées molécules de Wigner. De telles molécules n'ont pas encore été observées avec des électrons au-dessus de l'hélium. Sans apporter de preuves formelles, nos résultats sont en faveur d'une cristallisation de Wigner. Nous avons ensuite essayé de caractériser plus précisément le qubit. Nous avons cherché à réaliser une lecture projective (dépendant de l'état du qubit) et une mesure du temps de relaxation. Les résultats ont été obtenus en excitant l'électron par un champ électrique incohérent. Une mesure propre du temps de relaxation nécessiterait un champ électrique cohérent. La conclusion ne peut donc pas être définitive mais il semblerait que le temps de relaxation soit plus court que calculé théoriquement. Cela est peut-être dû à une mesure de la relaxation entre les états d'oscillations dans le piège et non entre les états du qubit.