微小な系の量子輸送現象における電子間相互作用の効果と非線形応答に関する理論的研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640320
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 野々山 信二 山形大学, 教育学部, 助教授 (50221487)
• 研究分担者: 石井 廣湖 大阪市立大学, 理学部, 教授 (80047167)
• キーワード: 量子輸送 / 電子間相互作用 / Fermi流体 / 摂動論 / 非線形応答 / 非平衡電流分布 / 非平衡Green関数 / 磁場下の輸送現象

研究概要

我々は、量子ドット、量子細線等の微小な系の輸送現象に対する電子相関の効果と、非平衡電流分布に焦点を当てた研究を行っている。電子相関効果については、Landauの準粒子描像を量子輸送現象に適用するため、電子間斥力の摂動展開に基づいた輸送現象定式化を行った。このアプローチは、基底状態がFermi流体として記述され得る場合に低温で有効であり、原理的に様々な系に適用可能である。非平衡電流について、我々は、これまでに、電圧が大きく電流-電圧特性が、非線形な場合の輸送現象を調べるため、Keldyshの非平衡Green関数に対する再帰的計算法を整備し、非線形応答領域における電流の空間分布を調べてきた。これを磁場の効果を扱うよう計算法を拡張し、非平衡な系の磁場中における輸送的性質を数値計算により調べた。磁場が存在しない場合と、渦の構造、生成の様子が異なる等の結果を得た。渦の発生の機構に関する微視的な解析を進めた。また、磁場下で、電子の進行方向の異なる両端に位置するトンネル接合とその間にある電子の進入できない領域からなる系を取り上げ、電子の位相差に起因する非平衡電流の磁場や印可電圧に対する振動程振る舞いを調べ、AB効果との関連等を詳しく検討した。また、本方法を応用して、最近行われた、(Ga,Mn)AsをエミッタとしたAlAs/GaAs/AlAs二重障壁共鳴トンネルダイオードに対する、共鳴準位のスピン分裂の観測などを説明するためのモデル計算を行った。結果は実験結果をよく再現し、定性的な解釈に成功した。その他、d-超伝導/常伝導界面を持つ系の磁場下での電流-電圧特性を計算し、共鳴反射状態の準位分裂などに対する解析を進めた。

研究成果

• [文献書誌] S.Nonoyama and A.Oguri: "Direct calculation of the nonequilibrium current in a Magnetic Field"Physica B. 284-8. 1874-1875 (2000)
• [文献書誌] S.Nonoyama and A.Oguri: "Spatial Distribution of Nonequilibrium current in a magnetic field"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 1145-1151 (2000)
• [文献書誌] S.Nonoyama,N.Kanai,J.Inoue: "Quantum interference effects on a particle conduction through a normal- conductor- Superconductor interface"Physics Letters A. 267. 439-447 (2000)
• [文献書誌] J.Inoue,S.Nonoyama,H.Itoh: "Double Resonance Mechanism of Ferromagnetism and Magneto transport in (Ga-Mn) As"Phys.Rev.Lett.. 85(21). 4610-4613 (2000)
• [文献書誌] S.Nonoyama.and J.Inoue: "Spin -dependent transport in a double barrier structure with a ferromagnetic material emitter"Physica E. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] A.Oguri: "Perturbation study of the conductance through a finite Hubbard chain"Physica B. 284-8. 1932-1933 (2000)