半導体ヘテロ界面の異方的量子ドットの多電子束縛状態とトンネル速度と磁場効果

半導体ヘテロ界面に作成された異方的量子ドットに界面垂直方向に磁場を印加したときの、(1)磁場誘起多電子基底状態転移機構と(2)量子ドット-電極間のトンネル速度を調べた。(1) 多電子基底状態は非制限ハートレーフォック法を用いて調べた。1電子固有状態は高次ランダウ準位の混合を考慮して、自己無とう着に求めた。転移はランダウ量子化による1電子エネルギー準位構造変化と交換相互作用とハートレー相互作用の競合により引き起こされる。全ての磁場誘起転移で、ハートレー相互作用の寄与が交換相互作用の寄与に比し支配的であることを示した。(2) 量子ドット基底状態と電極間のトンネル遷移確率を黄金則を用いて計算した。トンネル遷移行列要素は遷移前後の多電子波動関数の重なり積分に比例すると近似して、量子ドット基底状態と電極間のトンネル遷移確率を計算した。具体的に縦型量子ドットに対して、リードの面内方向電子状態が磁場下2次元電子ガスの場合と量子ドットと同一の横方向2次元閉じ込めを受けている場合について、トンネル遷移速度の磁場依存性、電子数依存性を調べた。基底状態転移磁場及びリードの面内方向量子化準位がフェルミエネルギーを横切る磁場で、リードと量子ドット間トンネル遷移速度は不連続に変化することを見い出した。

半導体ヘテロ界面に作成された異方的量子ドットに界面垂直方向に磁場を印加したときの、(1)磁場誘起多電子基底状態転移機構と(2)量子ドット-電極間のトンネル速度を調べた。(1) 多電子基底状態は非制限ハートレーフォック法を用いて調べた。1電子固有状態は高次ランダウ準位の混合を考慮して、自己無とう着に求めた。転移はランダウ量子化による1電子エネルギー準位構造変化と交換相互作用とハートレー相互作用の競合により引き起こされる。全ての磁場誘起転移で、ハートレー相互作用の寄与が交換相互作用の寄与に比し支配的であることを示した。(2) 量子ドット基底状態と電極間のトンネル遷移確率を黄金則を用いて計算した。トンネル遷移行列要素は遷移前後の多電子波動関数の重なり積分に比例すると近似して、量子ドット基底状態と電極間のトンネル遷移確率を計算した。具体的に縦型量子ドットに対して、リードの面内方向電子状態が磁場下2次元電子ガスの場合と量子ドットと同一の横方向2次元閉じ込めを受けている場合について、トンネル遷移速度の磁場依存性、電子数依存性を調べた。基底状態転移磁場及びリードの面内方向量子化準位がフェルミエネルギーを横切る磁場で、リードと量子ドット間トンネル遷移速度は不連続に変化することを見い出した。