Cryogenic electronic circuits operating at 1 Kelvin for characterization of quantum devices

This PhD thesis is studied the develop of electronic circuits able to work up to 1 kelvin for measurement of signal coming from quantic devices called quantum dot. The quantic behaviour is showed if the device is in temperature below 1 Kelvin through a cryostat. Using a integrated circuit inside in this cryostat just near the sample is possible detect the current signal with high sensibility and bandwidth respect room temperature electronics. It was designed, realized and tested a whole integrated system on cmos chip, based on a transimpedance amplifer using a internal feedback opamp; a bandwidth of 100kHz has been reach with resolution of 40pA.

La tesi si occupa dello sviluppo di circuiti elettronici in grado di lavorare fino a 1 Kelvin per la misura di segnali provenienti da dispositivi quantistici detti quantum dot. Per poter mostrare le proprie caratteristiche quantiche il dispositivo deve essere tenuto a 0.3 Kelvin attraverso un criostato. Utilizzando un circuito integrato inserito nel criostato a ridosso del campione è possibile effettuare misure con maggiore risoluzione e maggiore banda rispetto circuiti a temperature ambiente. E' stato progettato, realizzato e testato un intero sistema in tecnologia cmos, basato su un transimpedenza che utilizza un opamp a retroazione interna e' stato possible ottenere velocità si 100kHz e risoluzione di 40pA.