2013 Fiscal Year Research-status Report
幾何学的構造をもつ量子ドット系によるスピン電荷制御の理論
| Project/Area Number |
25400322
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Research Institution | Shizuoka University |
|---|
Principal Investigator |
古賀 幹人 静岡大学, 教育学部, 教授 (40324321)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 正茂 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (20281058)
楠瀬 博明 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (00292201)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 量子ドット / 近藤効果 / スピン電荷制御 / 誘起電気分極 / マルチフェロイックス / 量子臨界点 |
|---|
| Research Abstract |
初年度は、三角形量子ドット系に関する予備的研究を基礎として、強相関の場合を集中的に調べた。特に、近藤効果よる誘起電気分極について、その量子ドット上のスピン再配置による発現機構が、ナノ・メゾ系では全く新しいものであることを示した。すなわち、磁場による電気分極の制御を可能とする「マルチフェロイックス」というバルク物質系の視点を、本研究によってナノ・メゾ系の物性として新たに導入したといえる。
具体的には、(1)外磁場、特に量子ドットスピンのゼーマン効果による誘起電気分極の反転制御、および(2)磁場による軌道効果として、近藤効果の強さに依存した誘起電気分極の振動パターンの制御など、磁場およびドット・リード接合によるスピン電荷制御について調べた。特に、強相関極限での誘起電気分極の振る舞いについて、2008年にブラエフスキーらによって提出された、スピン相関と電気分極との理論関係式が適用可能であることを示した。これは、もともと三角格子モット絶縁体における誘起電気分極の新しい機構として考えられたものであり、本研究によって量子ドット系に拡張された。また、(1)の磁場による誘起電気分極の反転制御は、2つの量子状態間の相転移の境界に相当する「量子臨界点」と密接に関係している。量子相転移由来の新奇物性は、主にバルク物質において探索されているが、ナノ・メゾ系でも「量子臨界点」の実験的検出が期待される。本研究で調べた三角形三重量子ドット系においては、誘起電気分極の反転によるとびの大きさが、量子ドットの局所磁化のとび、すなわちメタ磁性的振る舞いと連動しており、この場合の実験による観測も期待される。
これらの研究成果のうち、特に(1)については学術論文として発表し、また、日本物理学会および強相関系国際会議(SCES2013)で報告した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画どおり、数値計算のための理論模型の構築および研究結果の解析は順調に進んでいる。また、初年度に多重量子ドットの幾何学的対称性と誘起電気分極の関係を詳しく調べる予定であったが、次年度実施の予定であった磁場効果の研究を優先した。これは、国外でも三角形量子ドットに焦点を当てた研究が進展しており、特に磁場効果の研究が急務であると判断したためである。この計画順序の入れ替えは本研究計画を大幅に変えるものではなく、むしろ最初の目的である三角形三重量子ドット系の近藤効果による誘起電気分極の発現機構の新たな側面を明らかにしたといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度の研究成果に基づいて、三角形三重量子ドット系の近藤効果起源の誘起電気分極について、弱相関や有限温度の場合も含めたできるだけ幅広い条件下での振る舞いを調べる。その場合の磁場効果についても検討する。また、三角形よりもさらに複雑な多重量子ドット系にも理論を拡張し、その幾何学的対称性と誘起電気分極との関係を精査する。さらに、当初計画で予定していたように、これらの量子ドット系の研究について、超伝導体との接合系への発展も試みる。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
物品費については当初購入予定であった数値計算用のコンピューターの仕様が大幅に変更となり、次年度に改めて変更内容を確認してから購入することにした。また、研究進捗状況を踏まえた結果、分担研究者との研究打合わせのための旅費について、今年度分の一部を次年度に使用することにした。
次年度に、最新仕様の数値計算用コンピューターを購入することにより、今年度に準備してきたモデル計算をより円滑に実行することができると考える。特に、多重量子ドットの構造がより複雑な場合へとモデルを拡張するためにより高速な計算能力が必要になる。
また、理論解析の結果について概ね予定どおりに得られているので、今後理論と実験との対応を検討するなど、研究分担者との研究打合わせのための旅費も必要となる。
|
Research Products
(4 results)
