強磁場中量子ドットにおけるスピン・ブロッケードの理論

强磁场中量子点自旋封锁理论

基本信息

批准号：
10138206
负责人：
青木秀夫
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

半導体を微細に加工する技術の発展により、電子が数個しか収納されていない量子ドットや、電子が一個一個出入りする単一電子トンネリングが確立されている。このような単一および二重量子ドットに強磁場をかけた場合に、基底状態のスピン状態を少数電子系の厳密対角化により調べ、結果を「電子分子」描像とそれに伴う「魔法数」により解釈した。また、この系はスピン・ブロッケード(スピン波動関数の非整合により電子トンネリングが阻害される効果)を実現させるのに有利であることも示した。これは、電子相関のために電子が分子を組むために、「魔法数」軌道角運動量と全スピン角運動量が連動する(つまり、軌道運動がどのようにクーロン斥力を避け得るかが全スピン状態に敏感に依存する)ので、軌道角運動量魔法数ジャンプに伴って全スピンもジャンプするため、と解釈される。磁場をかけない普通の場合には、フント則という弱く相互作用する電子系に対するスピン状態の規則が良く成立し、スピン・ブロッケードは期待しにくい。これと対照的に、強磁場下では電子はサイクロトロン運動に局在化され、そのために強相関問題となるために事情が大幅に変わった訳である。本年度は特に、(1)量子ドットの閉じこめポテンシャルの強弱に応じてスピン・ブロッケードの観測のされ易さが変わり、現実的な領域で観測され得ること、(2)二重量子ドットの状態は「立体電子分子」配置により解釈され、スピン・ブロッケード条件は単一の場合より満たさせ易くなること、(3)磁場が弱い場合はランダウ準位間の混成が無視できないが、この効果も取り入れると、魔法数の観測の方法の一つと考えられる光学吸収スペクトルにおいて、ランダウ準位間の遷移に対応する分枝にも魔法数に対応する異常が現れることを示した。

随着技术的进步，用于处理半导体的技术，仅包含几个电子的量子点以及每个电子进入和出口的单电子隧道。当将强磁场应用于这样的单量子点和双重量子点时，通过严格的少数族裔电子系统对对角线化检查了基态的自旋状态，并使用“电子分子”图像和随附的“魔术数”来解释结果。还已经表明，该系统在实现自旋封锁方面是有利的（由于自旋波函数的不一致而抑制电子隧道的效果）。这被解释为是因为“魔术数”轨道角动量和完全旋转角动量是连接的，因为电子由于电子相关而形成分子（即，轨道运动如何避免库仑的排斥取决于库仑的驱动取决于敏感的总旋转状态与轨道旋转的旋转状态如何与轨道旋转型旋转型旋转型魔术魔术数量跳跃。在没有应用磁场的正常情况下，亨特对弱相互作用的电子系统的规则已经确定，并且很难期望旋转阻塞。相比之下，电子位于强磁场下的回旋子运动，这会导致强相关问题，这已经发生了巨大变化。尤其是今年，我们已经表明，（1）根据量子点约束的强度，可以轻松观察自旋阻滞的变化，并且可以在现实的区域中观察到，（2）双量子点的状态解释了“刻板电子分子”的范围，而在单个案例中，在单个案例中，距离的范围更易于范围，并且（3）在单个案例中的范围更易于（3）。场很弱，但是如果还纳入了这种效果，我们已经表明，与魔术数相对应的异常也将出现在光学吸收光谱中Landau水平之间的过渡的分支中，这被认为是观察魔术数的方法之一。