論文の概要: Quantum transport in interacting nanodevices: from quantum dots to
single-molecule transistors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.09536v1
- Date: Mon, 19 Dec 2022 15:25:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 13:19:51.369896
- Title: Quantum transport in interacting nanodevices: from quantum dots to
single-molecule transistors
- Title（参考訳）: 相互作用するナノデバイスにおける量子輸送-量子ドットから単一分子トランジスタ
- Authors: Emma L. Minarelli
- Abstract要約: 量子ドットデバイスでは、特徴的なエネルギースケール以下の導電率の向上は、コンド一重項の形成のサインである。
我々は、オルタナティブを解析的に導き、量子輸送の定式化を改善した。
新しい定式化は高い精度と計算効率を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Unprecedented control over the manufacture of electronic devices on nanometer
scale has allowed to perform highly controllable and fine-tuned experiments in
the quantum regime where exotic effects can nowadays be measured. In quantum
dot devices, enhanced conductance below a characteristic energy scale is the
signature of Kondo singlet formation. Precise predictions of quantum transport
properties in similar nanoelectronics devices are desired to design optimal
functionality and control. Standard transport methods suffer from limitations
in nanostructure specifics, set-up design, temperature and voltage regime of
applicability. To overcome these issues, such that we obtain modelling
flexibility and accurate conductance predictions, in this thesis we
analytically derive alternative and improved quantum transport formulations
having as their starting point scattering theory in the Landauer-B\"uttiker
formula, linear response theory in the Kubo formula, nonequilibrium Keldysh
theory in the Meir-Wingreen formula and Fermi liquid theory in the Oguri
formula. We perform a systematic benchmark of our exact expressions, comparing
with the standard approaches using numerical renormalization group techniques.
The new formulations not only reproduce literature results, but also show
higher accuracy and computational efficiency, as well as a wider applicability
under regimes and conditions out of reach by existing methods. We also derive
generalized effective models for multi-orbital two-lead interacting
nanostructures in both Coulomb blockade and mixed-valence regime, which yield
reusable conductance predictions directly in terms of the effective model
parameters. We conclude by applying our novel formulations to complex
nanoelectronics systems, including a single-molecule benzene transistor, a
charge-Kondo quantum dot made from graphene and semiconductor triple quantum
dot.
- Abstract（参考訳）: ナノメートルスケールでの電子機器製造に関する先例のない制御により、現在ではエキゾチック効果を測定できる量子状態において、高度に制御可能で微調整された実験を行うことができる。
量子ドットデバイスでは、特性エネルギースケール以下の拡張コンダクタンスが近藤一重項形成の署名である。
同様のナノエレクトロニクスデバイスにおける量子輸送特性の正確な予測は、最適機能と制御を設計することが望まれる。
標準輸送法は、ナノ構造特異性、設定設計、温度および電圧制御の適用性の限界に苦しむ。
モデリングの柔軟性と正確なコンダクタンス予測を得るため、ランドウアー-b\"uttiker公式における出発点散乱理論、kubo公式における線形応答理論、meir-wingreen公式における非平衡ケルディッシュ理論、小栗公式におけるフェルミ液体理論を解析的に導出し、改良した量子輸送公式を導出する。
数値正規化群手法を用いた標準手法と比較し, 厳密な表現の体系的ベンチマークを行った。
新たな定式化では, 文献結果の再現だけでなく, 高い精度と計算効率, 既存の手法では得られない状況下でのより広い適用性を示す。
また、coulombブロックとmixed-valenceレジームの両方における多軌道2層相互作用ナノ構造に対する一般化された有効モデルも導出し、有効モデルパラメータの観点から直接再利用可能なコンダクタンス予測を行う。
グラフェンと半導体三重量子ドットからなる単一分子ベンゼントランジスタ, 電荷-コンド量子ドットなど, 複雑なナノエレクトロニクスシステムに新しい定式化を適用することで, 結論付けた。
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