カーボン・ナノチューブの量子輸送現象

カーボンナノチユーブ(以下,「ナノチューブ」)は天然に存在する新しいタイプの擬一次元系である.本研究においては、ナノチューブの特に輸送現象について基礎的な物性の解明を進めている.量子輸送現象の理論的な研究の手法として、格子模型にリカージョン法を用いた数値計算及び,有効質量近似(k・p摂動)を用いる.本年度は特に以下の二つの問題を中心に研究を進めた.[1]短距離型ポテンシャルを持つナノチューブナノチューブに巨大な短距離型ポテンシャルがある場合の電子散乱を調べ以下の結果を得た.(1)フェルミエネルギー(ε=0)の伝導度は|N_A-N_B|=0,1と2以上について,各々,ほとんど完全透過,量子化伝導度及び完全反射になることを示した.ここで, N_A,N_BはそれぞれA,B副格子の欠けた格子点の数である.(2)それぞれ大きなエネルギー依存性を示し,隣のバンド端のエネルギーではいずれの場合も完全透過となる.有効質量方程式を用い,多重散乱を無限次まで計算し,ポテンシャルを無限大にした時の繰り込まれたポテンシャルの極限値を調べ,これらの結果を以下のように理解した.ε=0で一サイトに巨大なポテンシャルが局在している場合,純虚数で円周に比例する有限な大きさとなり,これが量子化コンダクタンスを与える.一方,隣のバンド端のエネルギーではグリーン関数の対角項が発散し繰り込まれたポテンシャルは0となる.隣り合う二つのサイトにポテンシャルがある場合,その間の多重散乱により後方散乱が抑制される.[2]ナノチューブと金属電極の接触と電気伝導ナノチューブと金属電極の接触抵抗を,乱れた接触のための簡単なモデルを用い,リカージョン法による数値計算により調べた.その結果,カップリングが少なく十分広い面積で接触した場合に電極からナノチューブの2つのチャンネルに電子を完全に供給することができ,伝導度の量子化が観測されうることを示した.

カーボンナノチユーブ(以下,「ナノチューブ」)は天然に存在する新しいタイプの擬一次元系である.本研究においては、ナノチューブの特に輸送現象について基礎的な物性の解明を進めている.量子輸送現象の理論的な研究の手法として、格子模型にリカージョン法を用いた数値計算及び,有効質量近似(k・p摂動)を用いる.本年度は特に以下の二つの問題を中心に研究を進めた.[1]短距離型ポテンシャルを持つナノチューブナノチューブに巨大な短距離型ポテンシャルがある場合の電子散乱を調べ以下の結果を得た.(1)フェルミエネルギー(ε=0)の伝導度は|N_A-N_B|=0,1と2以上について,各々,ほとんど完全透過,量子化伝導度及び完全反射になることを示した.ここで, N_A,N_BはそれぞれA,B副格子の欠けた格子点の数である.(2)それぞれ大きなエネルギー依存性を示し,隣のバンド端のエネルギーではいずれの場合も完全透過となる.有効質量方程式を用い,多重散乱を無限次まで計算し,ポテンシャルを無限大にした時の繰り込まれたポテンシャルの極限値を調べ,これらの結果を以下のように理解した.ε=0で一サイトに巨大なポテンシャルが局在している場合,純虚数で円周に比例する有限な大きさとなり,これが量子化コンダクタンスを与える.一方,隣のバンド端のエネルギーではグリーン関数の対角項が発散し繰り込まれたポテンシャルは0となる.隣り合う二つのサイトにポテンシャルがある場合,その間の多重散乱により後方散乱が抑制される.[2]ナノチューブと金属電極の接触と電気伝導ナノチューブと金属電極の接触抵抗を,乱れた接触のための簡単なモデルを用い,リカージョン法による数値計算により調べた.その結果,カップリングが少なく十分広い面積で接触した場合に電極からナノチューブの2つのチャンネルに電子を完全に供給することができ,伝導度の量子化が観測されうることを示した.