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

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26400319
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 小栗 章 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (10204166)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 物性理論 / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電流ゆらぎ / 電子相関 / 量子ドット / 非平衡 / 国際情報協力

研究実績の概要

2017年度は本課題研究の最終年度にあたり，主題である量子干渉と電子間相互作用の効果に関する研究の総括に向けて全力を尽くした．その結果，４編の論文を出版し，さらに複数の論文を準備中である．研究成果の概要は以下の通り：
１. カーボンナノチューブ量子ドットの実験で観測されている外部磁場により誘発されるSU(4)からSU(2)近藤状態へ連続変化を，数値くりこみ群を用いて以前より詳細に調べた．スペクトル関数の結果では，サブピーク構造の軌道自由度毎に特徴的な違いがあることが分かった．また，このクロスオーバーにおける近藤温度，およびコンダクタンスの温度変化をより広いクーロン斥力の範囲で明らかにした．
２. 超伝導体に接合した量子ドットのスペクトル関数の振る舞いに関する研究を継続してさらに進めた．スピンS=1/2の磁性基底状態では，斥力が超伝導ギャップより小さい場合，2個の異なるアンドレーエフ束縛状態がギャップ内に現れ，コンダクタンスには4個のピークが現れ得る．特に，Josephson接合の場合，この4ピーク構造が現れるパラメータ領域がJosephson位相にどのように依存するか，数値くりこみ群を用いて詳細に調べた．
３. 軌道縮退のある量子ドット系の非平衡ゆらぎに対するHund結合および軌道間クーロン斥力の影響を低エネルギーFermi流体領域において調べた．特に，電流およびスピン流の交差相関の振る舞いを完全計数統計とくりこまれた摂動論から計算し，軌道間のエンタングルメントの変化の詳細を明らかにした．
４. 平衡および非平衡近藤効果における高次のFermi流体補正に関する微視的観点から考察を進め，バーテックス関数の低エネルギーにおいて厳密な漸近形を導出した．特に，局在電子数が非整数である電子正孔非対称な場合にも適用可能な定式化を行い，線形電流の磁場依存性を明らかにした．

研究成果

• [国際共同研究] Imperial College London(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Imperial College London
• [国際共同研究] CNRS, Univ. Paris-sud(France)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS, Univ. Paris-sud
• [雑誌論文] Higher-order Fermi-liquid corrections for an Anderson impurity away from half-filling (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Oguri and A. C. Hewson
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 120 ページ: 126802 (1-6)
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.126802
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Higher-order Fermi-liquid corrections for an Anderson impurity away from half-filling: Equilibrium properties (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Oguri and A. C. Hewson
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 045406 (1-17)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.045406
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Higher-order Fermi-liquid corrections for an Anderson impurity away from half-filling: Nonequilibirum transport (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Oguri and A. C. Hewson
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 035435 (1-19)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.035435
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Current cross-correlation in the Anderson impurity model with exchange interaction (2018)
  • 著者名/発表者名: Rui Sakano, Akira Oguri, Yunori Nishikawa, and Eisuke Abe
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 97 ページ: 045127 (1-13)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.97.045127
  • 査読あり
• [学会発表] 多軌道・電子－正孔非対称Anderson不純物に対する高次Fermi液体補正 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小栗章, 寺谷義道
  • 学会等名: 日本物理学2018年会 (東京理科大 野田キャンパス, 3.22-3.25 )
• [学会発表] 非平衡SU(4)近藤効果の高次Fermi流体補正の局在電数依存性：数値くりこみ群による研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 寺谷義道, 小栗章
  • 学会等名: 日本物理学2018年会 (東京理科大 野田キャンパス, 3.22-3.25 )
• [学会発表] 量子ドット－ジョセフソン接合系の磁性doublet相におけるAndreev束縛状態の性質 (2018)
  • 著者名/発表者名: 樋口裕太, 寺谷義道, 小栗章, 田中洋一
  • 学会等名: 日本物理学2018年会 (東京理科大 野田キャンパス, 3.22-3.25 )
• [学会発表] 近藤効果が発現する量子ドット－超伝導接合系における0-π転移の観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秦徳郎, Meydi Ferrier, , 荒川智紀, 小林研介, R. Delagrange, R. Deblock, H. Bouchiat, 樋口裕太, 寺谷義道, 小栗章
  • 学会等名: 日本物理学2018年会 (東京理科大 野田キャンパス, 3.22-3.25 )
• [学会発表] Higher-order Fermi-liquid corrections for an Anderson impurity away from half-filling (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Oguri, and A. C. Hewson
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting (March 5-8 2017, Los Angeles, USA)
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature dependence of an SU(4) to SU(2) Kondo crossover in a half-filling carbon nanotube quantum dot (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshimichi Teratani, and Akira Oguri
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting (March 5-8 2017, Los Angeles, USA)
  • 国際学会
• [学会発表] 磁場中の非平衡Anderson模型におけるFermi液体補正 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小栗章
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会 (岩手大, 盛岡, 3.22-3.25 )
• [学会発表] 磁場中のカーボンナノチューブ量子ドットにおける近藤効果：NRGによるコンダクタンスとスペクトル関数の温度依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺谷義道, 小栗章
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会 (岩手大, 盛岡, 3.22-3.25 )
• [学会発表] 2つの超伝導リードに接続された量子ドットのスペクトル関数およびAndreev束縛状態に関する 研究II (2017)
  • 著者名/発表者名: 樋口裕太, 寺谷義道, 小栗章, 田中洋一
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会 (岩手大, 盛岡, 3.22-3.25 )
• [学会発表] 結合非対称な近藤ドットの電流ノイズ (2017)
  • 著者名/発表者名: 阪野塁，小栗章, 秦徳郎, 寺谷義道, Meydi Ferrier, 荒川智紀, 小林研介
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会 (岩手大, 盛岡, 3.22-3.25 )
• [学会発表] 軌道縮退不純物アンダーソン模型の繰り込まれた摂動論 (2017)
  • 著者名/発表者名: 阪野塁，小栗章
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会 (岩手大, 盛岡, 3.22-3.25 )
• [学会発表] Shot noise of a superconductor/nanotube junction in the SU(2) and SU(4) Kondo regime (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Hata, M. Ferrier, S. H. Lee, T. Arakawa, R. Delagrange, R. Deblock, R. Sakano, A. Oguri, and K. Kobayashi
  • 学会等名: Nanophysics, from fundamental to applications: reloaded (July 30-August 5 2017, Quy Nhon, Vietnam)
  • 国際学会
• [備考] 近藤効果の対称性と量子ゆらぎの挙動を明らかに
  • URL: http://www.osaka-cu.ac.jp/ja/news/2017/170428-2