Lähdekoodi sivulle Coulombin saarto

'''Coulombin saarto''' on pieniin johdesaarekkeisiin muodostuva, [[elektroni]]en välisestä [[vuorovaikutus|vuorovaikutuksesta]] johtuva ilmiö, joka voidaan havaita saarekkeen [[konduktanssi]]ssa [[varautumisenergia]]a pienemmissä [[lämpötila|lämpötiloissa]]. Coulombin saarrolla tarkoitetaan kohonnutta resistanssia pienillä bias-jännitteillä elektronisessa laitteessa, jossa on ainakin yksi matalan kapasitanssin tunneliliitos. Yhden elektronin transistori (single electron transistor, SET) perustuu Coulombin saartoon. SETin yhteydessä Coulombin saarrolla tarkoitetaan efektiä, jossa elektroni ei pääse "saarelle" eikä laitteessa kulje virtaa kun hila- ja bias-jännite ovat alhaisia. Kun lähteen ja nielun välistä bias-jännitettä kasvatetaan elektroni voi kulkea "saaren" kautta systeemin energian saavuttaessa Coulombin energian.

== Taustaa ==

[[Kondensaattori]]n varaamiseen varauksella <math>q</math> kuluva [[energia]] on 

<math>
E_q = \frac{q^2}{2C},
</math>

missä <math>C</math> on kondensaattorin [[kapasitanssi]]. Energiaa voidaan arvioida käyttämällä hyväksi levykondensaattorin kapasitanssin kaavaa

<math>
C=\epsilon \frac{A}{d},
</math>

missä <math>\epsilon</math> on väliaineen [[permittiivisyys]], <math>A</math> on levyjen pinta-ala ja <math>d</math> niiden etäisyys. [[Elektronisuihkulitografia]]lla muodostetuissa liitoksissa kapasitanssi voi olla luokkaa 1 femtofaradi. Tällä kapasitanssilla kondensaattorin varaamiseen yhdellä elektronilla kuluu varautumisenergia

<math>
E_C = \frac{e^2}{2C},
</math>

joka on noin <math>1.3 \times 10^{-23} {\rm J}</math>. Tätä vastaava [[terminen energia]] <math>E_C/k_B \approx 0.93 {\rm K}</math>. Jos johteen lämpötila on pienempi kuin <math>E_C/k_B</math>, elektronien terminen energia ei riitä ylittämään varautumisenergiaa, jolloin liitoksen vastus kasvaa.

Yksittäiselle liitokselle Coulombin saartoa ei kuitenkaan normaalioloissa nähdä, koska liitoksen ympäristön [[fluktuaatio]]t luovuttavat elektroneille varautumisenergian ylittämiseen tarvittavan energian. Tarvitaan saareke ja vähintään kaksi liitosta. Tällöin saarekkeen konduktanssia voidaan myös ohjata siihen kapasitiivisesti kytketyllä [[porttijännite|porttijännitteellä]]. 

Coulombin saartoa kuvataan yleisesti [[Konstantin Likharev]]in ja [[Dmitri Averin]]in 1980-luvulla muotoilemalla "Ortodoksiteorialla".

== Sovelluksia ==
* [[Yksielektronitransistori]] SET
* [[Coulombin saarto -lämpömittari]] CBT

[[Luokka:Nanoteknologia]]