2015 Fiscal Year Annual Research 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
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25400322
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
古賀 幹人 静岡大学, 教育学部, 教授 (40324321)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 正茂 静岡大学, 理学部, 教授 (20281058)
楠瀬 博明 明治大学, 理工学部, 准教授 (00292201)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 近藤効果 / スピン電荷制御 / 誘起電気分極 / マルチフェロイクス / アハラノフ・ボーム効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度については、これまで調べてきた三角形三重量子ドット系について、金属リードとの接合の方法を「横型」から「縦型」に変えたモデルを主に調べた。「横型」接合はそもそも三角形である系の幾何学的対称性を破っているため、量子ドット系のループ形状による分子軌道縮退の効果を取り込むことができず、近藤効果の多様性という点で理論模型の拡張を模索していた。そこで、「縦型」接合を検討することにした。この場合、スピンと軌道の両方の有効交換相互作用によるSU(4)近藤効果を基礎とした新奇物性が期待できる。このSU(4)近藤効果は、近年カーボンナノチューブを量子ドットのように利用したデバイスで盛んに研究されている。本研究では、量子ドットと金属リードとのトンネンル接合の精密制御によって、SU(4)近藤状態からSU(2)近藤状態へのクロスオーバーを利用した誘起電気分極の振る舞いについて詳細に調べた。特に、誘起電気分極の反転制御については、将来の近藤効果を利用した量子ナノデバイスに有用であると期待する。
本研究期間全体を通じて実施した研究成果は、次のとおりである。(1)三角形三重量子ドット上の個々のスピンのゼーマン効果を利用した外磁場による近藤誘起電気分極の反転制御について明らかにした。これは量子臨界点を利用したデバイスとして興味深い。(2)磁場による軌道効果として、誘起電気分極のアハラノフ・ボーム（AB）型振動の形状変化について、ドットーリード接合による精密制御の可能性を示した。これは三角形の鏡映操作に関する波動関数の偶奇パリティの混合と密接に関係する。(3)三角形三重量子ドット系の縦型接合によるSU(2)-SU(4)近藤クロスオーバーと誘起電気分極との関係の詳細について調べた。
以上の研究成果は、学術論文として発表し、また日本物理学会および強相関電子系（SCES）国際会議で報告した。
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