2015 Fiscal Year Research-status Report
メゾ・ナノスケール物質系の量子干渉と電子相関の競合に関する理論的研究
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26400319
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / 電流ゆらぎ / 非平衡 / 国際情報交換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度も，課題研究の主題である量子輸送における電子相関の効果に関する研究を精力的に進め，以下の進展があった：
１．小林研介実験グループ（大阪大学）と共同でカーボンナノチューブ量子ドットにおけるSU(2)およびSU(4)近藤効果の研究を進めた．特に，コンダクタンス，電流ノイズなどのゲート電圧依存性，磁場依存性に関する実験と理論の詳細な比較を行なった．結果には良い一致が見られ，低エネルギー領域におけるFermi流体的振る舞いを特徴づけるWilson比などを矛盾なく説明できることが分かった．
２．超伝導体に接合された量子ドットにおける近藤効果の関連する動的側面を詳細に調べた．特に，数値くりこみ群によってGreen関数を求める最新の方法（完全基底系密度行列と自己エネルギーを用いたアプローチ）を複素秩序パラメータを持つ場合に拡張を行った．我々は，Andreev束縛状態と準粒子連続スペクトル領域の超伝導ギャップ端近傍部分における，スペクトル重率の移動のJosephson位相による変化の詳細に関する計算を進めた．
３．３角形３重量子ドッド系は，カーボン・ナノチューブよりもさらに多様な軌道構造を持ち得る系であり，長岡強磁性に起因する高スピン状態もなども起こり得る．我々は，これまでの研究をさらに進め，超伝導リードと常伝導リードの両方が接続された場合において量子相転移に加え，SU(4)近藤効果と長岡高スピンが隣接する領域でクロスオーバーが見られることを見出した．
４．我々は，量子ドットの軌道数を一般化たN重に縮退した軌道を持つ量子不純物に対する解析的なアプローチとして，これまでに1/(N-1)展開法の定式化を行いFermi準位近くの低エネルギー領域における有効性を示し，数値くりこみ群計算との比較を発表してきた．今年度は結果のまとめ・考察，および非平衡電流・電流ゆらぎ計算への拡張に関する検討を進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
カーボンナノチューブ量子ドットにおけるSU(4)近藤効果に対して，磁場，軌道分裂，スピン軌道相互作用を考慮に入れた数値くりこみ群の計算を精力的に行い，実験との比較を含めた着実な進展があった．特に，大学院生を含む研究協力者間の連携によって大きな進捗が得られた．この成果の一部は，論文にまとめ専門誌に投稿中である．また，超伝導と近藤効果の競合の問題では，数値くりこみ群の手法的な整備・計算コード作成を完了し，Josephson位相を考慮に入れた複合された状況でスペクトル関数の計算が可能になり，研究に新たな幅を持たせることができるようになった．さらに，３角形３重量子ドットに関する研究では，興味深いクロスオーバーを見出した．現在，この結果に関する論文，および1/(N-1)展開法によるGreen関数の研究に関する論文を作成中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
2017年度の方針：
１．カーボンナノチューブ量子ドットに関する研究では，これまでの計算は主として，電子間の相互作用として軌道内および軌道間のクーロン相互作用の効果を取り入れた計算に基づいていた．状況によりフント結合の効果が見られる場合もあるため，谷間混成による軌道分裂，スピン軌道相互作用に加え，フント結合の影響も考慮に入れ，カーボンナノチューブにおける多彩な近藤効果の総合的かつ詳細な計算を行う．
２．Josephson接合中の量子ドットにおける近藤効果と超伝導の競合の問題における動的な側面変化の解明を目指す．磁性doubletと非磁性singlet間の量子相転移に伴う，Andreev束縛状態と準粒子間のスペクトル重率の移動をさらに詳しく調べる．
３．３角形３重量子ドッド系で，今年度の研究で見出した長岡高スピン状態のunder-screen近藤状態と隣接する別の非遮蔽状態とのクロス―オーバー等を明らかにする．
４．近藤領域における量子ドットの非平衡電流，および電流ゆらぎに関するユニバーサル・スケーリングの電子-正孔対称性がない場合への拡張を，解析的な方法と数値的な方法の両面から検討する．
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| Causes of Carryover |
PC関連の物品を購入せずに済んだため．また，米国物理学会への出席を予定していたが，業務上の都合により中止したため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主として研究旅費，および謝金に使用する．また，本研究で用いているPCが古くなりつつあるため，状況を見て買い換えを検討する．
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Research Products
(17 results)
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[Presentation] Shot Noise Measurement and Theoretical Analysis on Carbon Nanotube Quantum Dot2015
Author(s)
Ryosuke Yoshii, Ryo Fujiwara, Tokuro Hata, Tomonori Arakawa, Kensuke Kobayashi, Meydi Ferrier, Raphaelle Delagrange, Richard Deblock, Helene Bouchiat, Rui Sakano, and Akira Oguri
Organizer
International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
Place of Presentation
Sendai, Japan
Year and Date
2015-07-26 – 2015-07-31
Int'l Joint Research
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[Presentation] Shot noise monitoring of magnetic-field-induced cross-over between SU(4) and SU(2) symmetry of the Kondo effect2015
Author(s)
Meydi Ferrier, Tomonori Arakawa, Tokuro Hata, Ryo Fujiwara, Raphaelle Delagrange, Raphael Weil, Richard Deblock, Rui Sakano, Akira Oguri, and Kensuke Kobayashi
Organizer
International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
Place of Presentation
Sendai, Japan
Year and Date
2015-07-26 – 2015-07-26
Int'l Joint Research
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[Presentation] Shot noise monitoring of the cross-over between SU(4) and SU(2) symmetry of the Kondo effect in a carbon nanotube quantum dot2015
Author(s)
Meydi Ferrier, Tomonori Arakawa, Tokuro Hata, Ryo Fujiwara, Raphaell2 Delagrange, Raphael Weil, Richard Deblock, Rui Sakano, Akira Oguri and Kensuke Kobayashi
Organizer
International Workshop on New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physic
Place of Presentation
Kashiwa, Chiba, Japan
Year and Date
2015-06-01 – 2015-06-19
Int'l Joint Research
