量子ドット集合系を用いた高感度テラヘルツ光検出器
【研究キーワード】
量子ドット / クーロンブロッケード / 光電流 / テラヘルツ波 / ディッケ効果 / アハラノフ・ボーム効果
【研究成果の概要】
本研究課題の目的は、量子ドット集合系にテラヘルツ(THz)光を当てたときの光電流(photocurrent)の物理を理論的に研究し、高感度THz光検出器への応用を提案することである。当該年度は、その準備として、単一量子ドットにおける光電流の定式化、電子フォノン相互作用に起因するFranck-Condon効果の光電流への影響の考察、および並列2重量子ドット系における輸送特性の研究を行った。
単一量子ドットにおける光電流に関して、昨年度は回転波近似を用いることで量子ドットと外部リード間のトンネル結合を厳密に取り入れて光電流の解析解を得た。今年度は、THz波を照射した量子ドットの別のモデルに対して、回転波近似を用いずに光電流の厳密な定式化を行った。THz波と電子との相互作用が小さい場合に光電流の解析解を求めた。この解析解は、電子間相互作用等を取り入れるために有効である。
単分子を量子ドットに用いる単分子デバイスでは、電子フォノン相互作用が大きくはたらく。その結果、Franck-Condon効果によって光電流が抑制されることが知られている。平川グループ(東大生研)の実験では、THz波の照射によってフォノンが励起され、その結果、Franck-Condon効果による光電流の抑制が緩和されることが観測されている。我々は、THz波によるフォノン制御、およびその光電流への影響を理論的に導出し、実験結果を説明した。
並列2重量子ドット系における電気伝導では、2重スリットとしての干渉効果、および電子間相互作用に起因する近藤効果が共存する。多端子系を用いると、近藤領域の量子ドットを透過する電子の位相差測定が可能となる。我々は近藤効果の厳密解を用いて電気伝導度を評価し、高田(産総研)らによる位相差測定の実験結果を説明することに成功した。
【研究代表者】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)