1997 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
09740294
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
江藤 幹雄 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (00221812)
|
|---|
| Keywords | メゾスコピック系 / 量子ドット / クーロン・ブロッケード / クーロン振動 / 多体効果 / 準位統計 |
|---|
| Research Abstract |
本研究では、半導体量子ドットにおける1電子準位の離散性と多体効果の競合の問題に対して、理論面からの解明を目指している。
まず、最近のクローン振動の実験で1電子準位の殻構造が観測されたが、多体状態の数値計算を実行し、実験結果と比較を行った。半導体ヘテロ構造を縦型に微細加工した量子ドットのモデルとして、2次元調和振動子型のポテンシャル中の少数電子系を考え、電子間のクローン相互作用を厳密対角化の方法で取り入れて基底状態、及び低励起状態を計算した。(1)基底状態の磁場依存性を調べたところ、低磁場領域ではクーロン振動のピーク位置に1電子準位の殻構造が反映されること、準位交差の近傍で交換相互作用に起因する高スピン状態が現れること、高磁場領域では多体効果による基底状態の転移が生じること、が分かり、実験結果と定量的にも一致した。(2)さらに励起状態の磁場依存性を計算し、有限バイアス下での実験結果と比較を行った。その成果を実験グループと共著でScience誌に発表した。(3)次にクーロン振動のピークの高さを議論するために、上述の手法で求めた多体状態を基に、マスター方程式の方法を用いて電気伝導度を計算した。クーロン振動のいくつかのピークは温度上昇と共に高くなる異常性が実験で観測されていたが、それを説明する2つの機構を提案した。本研究の成果の一部と量子ドットの一般的解説をまとめ、日本物理学会誌に発表した。
以上の知見を基に、ランダムな量子ドット中の量子準位統計における多体効果を議論する。実験結果からは、従来のランダム行列理論からのズレ、強い相互作用にもかかわらず「1電子準位」の存在、が示唆されている。電子数のより大きい系において、1電子準位の意味とその特性を解明する準備段階として、上述の厳密対角化の方法と局所密度汎関数法による計算の比較を行った。
|
-
[Publications] Mikio Eto: "Electronic Structures of Few Electrons in a Quantum Dot under Magnetic Field" Jpn.J.Appl.Phys.36. 3924-3927 (1997)
-
[Publications] Mikio Eto: "Nonequilibrium Transport Properties through Parallel Quantum Dots" Jpn.J.Appl.Phys.36. 4004-4007 (1997)
-
[Publications] L.P.Kouwenhoven, 他: "Excitation Spectra of Circular,Few-Electron Quantum Dots" Science. 278. 1788-1792 (1997)
-
[Publications] Mikio Eto: "Anomalous Temperature Dependence of Conlomb Oscillations at Nearly Degenerate Levels" J.Phys.Soc.Jpn.66. 2244-2247 (1997)
-
[Publications] Mikio Eto: "Exact Diagonal Calculations of Coulomb Oscillations in Quautum Dots" Physica status solidi(b). 205. 199-202 (1998)
-
[Publications] Mikio Eto: "Numerical Studies of Transport Properties through Artificial Atoms and Mole cules" Solid State Electronics. (発表予定).
