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量子ドットに関するサイレントキーワード物性理論が含まれる科研費採択研究8件

量子ドットに関するサイレントキーワード物性理論が含まれる科研費採択研究 8件

非平衡電子相関による電流揺らぎの解明とその解析手法の開発
【研究分野】物性Ⅰ
【研究領域課題番号】16K17723 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

近藤効果 / 量子ドット / 非局所相関 / 量子輸送 / 量子相関 / 電子輸送 / フェルミ流体 / 繰り込まれた摂動論 / 電流交差相関 / 電流揺らぎ / 量子もつれ / 物性理論 / メゾスコピック系 / 強相関電子系
【研究成果の概要】

半導体ナノスケール素子によって組み上げられた人工量子系中で観測される、量子多体効果の性質を電流ゆらぎを用いて明らかにした。特に制御された素子の持つ対称性の効果と、多体効果によって形成された量子もつれ状態の特性を明らかにした。具体的にはカーボンナノチューブ量子ドットの近藤効果を磁場やゲート電圧、電極の接合を変化させることにより非線形電流や電流ゆらぎに現れる、フェルミ流体特性を超えた補正項の性質を実験、理論により明らかにした。また、２重量子ドットに電流中に近藤効果によって励起された量子もつれの性質を明らかにし、ベルの不等式を用いた量子もつれによる非局所相関の実証方法を明らかにした。
【研究の社会的意義】

本研究で調べられた近藤効果は、電子による多体効果の最も基本的な現象である。その現象の低エネルギーでの発現機構は５０年以上に渡って徹底的に研究されてきて、すでによくわかっている。しかし、動的性質についてはまだ未解決で重要な問題が多く、今日まで研究が続いている。さらに、近藤効果の動的性質の理解を深めることは、物質の機能・性質を明らかにする重要な鍵となる。また、近藤効果は磁気モーメントなど電子の持つ特性に非常に敏感であり、ナノスケール素子で量子多体効果の制御と観測の成功は、電子の性質を利用する新しい微小デバイスの加工、制御技術の向上に大きく貢献すると考えられる。
【研究代表者】

阪野塁東京大学物性研究所助教 (Kakenデータベース)
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【配分額】2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
【研究協力者】
小栗章
小林研介

場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究
【研究分野】物性Ⅰ
【研究領域課題番号】15K05124 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 / 量子ドット / 光物性 / フォノン輸送
【研究成果の概要】

ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に変調させたときの電荷ポンプの理論を構築した。(4)ナノスケール素子を介した熱輸送の理論研究を行った。(5)実験家と協力し、磁性絶縁体ErFeO3の強強度テラヘルツ光による高速磁気応答を考察した。
【研究代表者】

加藤岳生東京大学物性研究所准教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【配分額】2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
【研究連携者】

阪野塁東京大学物性研究所助教 (Kakenデータベース)

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

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】26400319 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

物性理論 / 量子ドット / 近藤効果 / フェルミ流体 / 電子相関 / 電流ゆらぎ / 非平衡 / 国際情報研究 / 国際情報協力 / 国際情報交換

【研究成果の概要】

量子ドットおよび金属中の磁性不純物の低エネルギー量子状態を統一的に説明するFermi流体論の微視的な拡張を行い，電子-正孔対称性のない場合における有限温度，バイアス電圧による補正項が局在電子の2体および3体感受率で決定されることを厳密に示した．我々の場の理論的な定式化は，近藤効果および強相関電子系の研究に広く応用できる．また，カーボンナノチューブなどの多数の局在軌道を持つ量子ドット系の非平衡電流および電流ノイズの低温の性質および温度依存性，励起スペクトルの構造を数値くりこみ群を用いて調べ，磁場中で観測されたSU(2)とSU(4)の近藤状態間のクロスオーバーに関する理論的な説明を与えた．

【研究代表者】

小栗章大阪市立大学大学院理学研究科教授 (Kakenデータベース)

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究連携者】
阪野塁	東京大学	物性研	助教	(Kakenデータベース)

【研究協力者】
田中洋一	株式会社先端力学シミュレーション研究所	主任
Hewson A. C.	Imperial College London	Department of Mathematics	Senior Research Investigator
寺谷義道	大阪市立大学	大学院理学研究科	大学院生
中田幸宏	大阪市立大学	大学院理学研究科	大学院生
小池章高	大阪市立大学	大学院理学研究科	大学院生
松本龍太	大阪市立大学	大学院理学研究科	大学院生
城谷将矢	大阪市立大学	大学院理学研究科	大学院生
樋口裕太	大阪市立大学	大学院理学研究科	大学院生

量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発
【研究分野】物性Ⅰ
【研究領域課題番号】24540316 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / メゾスコピック系 / 物性理論 / 量子ドット / 半導体 / 非平衡輸送特性 / 電子相関
【研究成果の概要】

不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を行った。分担研究者の阪野塁は高バイアス下不純物アンダーソン模型における非平衡輸送特性とSU(N)模型への拡張を行った。
【研究代表者】

加藤岳生東京大学物性研究所准教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分担者】
阪野塁東京大学物性研究所助教 (Kakenデータベース)

量子ドット・ナノ物質系における強相関電子による量子輸送の理論的研究

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】23540375 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

近藤効果 / 強相関電子系 / 量子ドット / 非平衡電流 / ショットノイズ / 超伝導 / アンドレーエフ散乱 / 数値くりこみ群 / 物性理論 / Green関数 / 電流ノイズ / 国際情報交換 / アメリカ合衆国 / 国際情報交流 / イギリス

【研究成果の概要】

量子輸送現象における電子相関の効果を解析的な方法，および計算機を用いた数値的方法の両方を駆使し詳細に調べた．従来とは異なるスケーリング法により軌道縮退の大きな極限からRPAを系統的に超える摂動展開方法の確立、および相互作用する不純物Anderson模型の非平衡Green関数の高バイアス極限における厳密解の発見など，解析的な方向から重要な成果が得られた．さらに，Hund結合がある場合における非平衡電流のショットノイズに対する微視的局所Fermi流体論による定式化，および超伝導接合系における近藤効果とAndreev散乱等の競合による低エネルギ―状態のクロスオーバーに関する数値研究に発展があった．

【研究代表者】

小栗章大阪市立大学理学(系)研究科(研究院) 教授 (Kakenデータベース)

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)

【研究分担者】
阪野塁	東京大学	物性研	助教	(Kakenデータベース)
田中洋一	アドバンスソフト株式会社	研究員
HEWSON A. C.	Imperial College	Department of Mathematics	Senior Research Investigator
島本将志	大阪市立大学	大学院・理学研究科	大学院生
粟根美由紀	大阪市立大学	大学院・理学研究科	大学院生
佐藤泉	大阪市立大学	大学院・理学研究科	大学院生

経路積分モンテカルロ法によるメゾスコピック素子の動的応答解析
【研究分野】物性Ⅰ
【研究領域課題番号】21740220 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

物性理論 / メゾスコピック系 / 量子ドット / 量子コンピュータ / 量子細線
【研究成果の概要】

量子ホール効果を利用して作成された一次元電子系と量子ドットを結合させた系の動的輸送特性を理論的に解析した。電子間相互作用が強くなると量子相転移現象が生じ、電子の量子コヒーレンスが完全に失われて、これまでの理論で記述できない動的応答が得られることを示した。また単一電子注入におけて電子間相互作用が量子コヒーレンスに及ぼす影響を評価した。近藤量子ドットの電流相関や非平衡版オンサーガー関係式についても研究を行った。
【研究代表者】

加藤岳生東京大学物性研究所准教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2011
【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

グラフェンにおけるナノエレクトロニクスとスピントロニクス
【研究分野】物性Ⅰ
【研究領域課題番号】20840011 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

グラフェン / 半導体 / ナノエレクトロニクス / スピントロニクス / 量子ドット / 物性理論 / ナノ材料 / 半導体物性 / スピンエレクトロニクス / グラフェン・ナノディスワ / グラフェン・ナノディスク
【研究成果の概要】

グラフェン及びグラフェン派生物質に付随する物理現象は,現在の物性物理で最も注目を集めている物の一つである.特に,グラフェンを一次元状に切り出したグラフェン・ナノリボンに関しては多くの研究がなされている.同様に重要な物質として,グラフェン・ナノディスクがある.これは閉じた境界を持つグラフェン派生物である.このナノディスクという新しい物理系の豊かな電磁的性質を明らかにし,バンド構造などの基礎的物性から,スピントロニクスなどの応用まで論じた.
【研究代表者】

江澤雅彦東京大学大学院・工学系研究科助教 (Kakenデータベース)
【研究種目】若手研究(スタートアップ)
【研究期間】2008 - 2009
【配分額】2,977千円 (直接経費: 2,290千円、間接経費: 687千円)

量子ドット複合系における近藤効果とスピン制御の基礎
【研究分野】物性Ⅰ
【研究領域課題番号】19540345 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

メゾスコピック系・局在 / 量子ドット / 近藤効果 / スピン軌道相互作用 / スポン軌道相互作用 / フピンホール効果 / アハロノフ・ボーム効果 / スピンバルブ / トンネル磁気抵抗 / スピンエレクトロニクス / メゾスコピック系 / 物性理論 / 量子情報処理 / 量子輸送現像 / 量子輸送現象
【研究成果の概要】

半導体の微細加工で作製されるナノサイズの箱、量子ドット、はしばしば人工原子と呼ばれる。人工原子のスピンが1/2のとき、金属中の磁性不純物と同様の近藤効果が観測される。人工原子を微小なリングに埋め込んだ系、量子ドットを2つ並べた人工分子、強いスピン軌道相互作用がはたらく人工原子、等での近藤効果を理論的に研究し、この多体問題の新しい物理学を開拓した。人工原子などの半導体ナノ構造におけるスピンの制御は量子コンピューターやスピントロニクスへの応用につながる。スピン注入、およびトンネル磁気抵抗の基礎研究を進展させた。
【研究代表者】

江藤幹雄慶應義塾大学理工学部教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2007 - 2009
【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究協力者】
小栗章
小林研介