ナノスケール電子系における電子相関効果とスピン制御の理論的研究

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ナノスケールの閉じ込め構造である量子ドットは、次世代電子デバイスへの応用が期待されているとともに、基礎科学としても電子の多体効果を系統的に調べられることから大変興味深い研究対象となっている。また最近では、量子ドットに超伝導体を接合した系が作製可能となっており、アンドレーエフ反射やジョセフソン効果など、超伝導接合系特有の輸送特性について盛んに研究が行われている。本年度は、量子ドット系およびダブル量子ドット系におけるアンドレーエフ反射に起因した輸送特性について研究を行った。1、量子ドットに超伝導リードと常伝導リードを繋いだ系を考え、アンドレーエフ反射による輸送特性について、数値繰り込み群を用いて解析を行った。その結果、系の基底状態はドット内のクーロン相互作用の大きさに依存して、超伝導相関または近藤効果によるスピン一重項状態をとり、これらのスピン一重項状態のクロスオーバーがコンダクタンスのピーク構造に反映されることを明らかにした。この研究成果は、論文Journal of the Physical Society of Japanにて発表した。2、二つのドットをリードに対して直列に繋いだ直列ダブルドット系を考え、アンドレーエフ反射による輸送特性について解析を行った。その結果、コンダクタンスのドット間トンネリング依存性に見られるピークは、クーロン相互作用がドット・超伝導リード間の混成幅の二倍程度に大きくなると消失していくことを明らかにした。この研究成果は、2007年7月にイタリアで開かれた国際会議EP2DS (International Conference on Electronic Properties of Two-dimensional Systems)にて発表した。