2013 Fiscal Year Annual Research Report
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22340110
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 統太 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50280871)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 量子ドット / ランダウアー公式 / 電子間相互作用 / 厳密計算 / 電流電圧特性 / 負の微分コンダクタンス |
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| Research Abstract |
相互作用のある量子ドット系のコンダクタンスを求めるアルゴリズムを開拓しました。簡単な模型について厳密計算を実行し、負の微分コンダクタンスを得ました。
我々のアルゴリズムは、ランダウアー公式の相互作用系への自然な拡張になっています。手順は以下の通りです。（１）入射波が独立な平面波であるという境界条件の下で散乱波動関数を求める。（２）散乱波動関数に関して電流の量子力学的期待値を計算する。（３）入射波がフェルミ分布しているとおいて、電流の期待値の統計力学的平均を求める。以上の手順によって電流電圧曲線が得られます。
このアルゴリズムは、現在、広く行われているケルディッシュ・グリーン関数の方法と独立で相補的な関係にあります。ケルディッシュ・グリーン関数の方法においては、まず系と外界が独立した状況で無限電子系を用意し、徐々に系と外界のカップリングを増加させます。それに対して我々のアルゴリズムでは、系と外界のカップリングは最初から存在し、一方で電子の数を増やしていきます。
中央の２準位系で電子が相互作用するという共鳴準位模型において、我々のアルゴリズムの手順を厳密に行いました。その結果、負の微分コンダクタンス（電位差を増やすと電流が減少する現象）が現れる電流電圧特性を得ました。負の微分コンダクタンスの理由は以下のように解釈できます。相互作用によって波動関数の中に２電子束縛状態（２つの電子が互いに束縛し合う状態）が現れることを確認しました。しかも、この２電子束縛状態は量子ドットを通過することができないことを明らかにしました。そのため、相互作用がある場合には、電位差の増大と共に、より一層、２電子束縛状態が生成され量子ドットを通過しにくくなります。これが負の微分コンダクタンスの原因です。
今後、以上のアルゴリズムを一般的なモデルにも拡張し、数値的厳密な計算を行います。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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