論文の概要: Observation of Quantum Coulomb Blockade Facilitated by P-Donor Molecules in Silicon Nano-Transistor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.09791v1
• Date: Sun, 13 Jul 2025 21:07:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-15 18:48:23.981948
• Title: Observation of Quantum Coulomb Blockade Facilitated by P-Donor Molecules in Silicon Nano-Transistor
• Title（参考訳）: シリコンナノトランジスタにおけるP-ドナー分子による量子クーロン遮断の観察
• Authors: Soumya Chakraborty, Pooja Sudha, Hemant Arora, Daniel Moraru, Arup Samanta,
• Abstract要約: 我々は、量子クーロン遮断(QCB)効果の基礎解析により、複数のドナー分子内の1対1電子充填を実験的に実証した。 個々のドナーの軌道ハイブリッド化による分子エネルギーレベルも、密度汎関数理論を用いた第一原理シミュレーションによって確認される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Multi-donor architecture developed on the base of silicon technology holds significant potential towards room-temperature qubit and other single-electron tunneling (SET) functionalities. However, within such architecture, the overlap of multiple donor wave-functions results in a complex internal electronic configuration with discrete energy levels. Probing these discrete states, observed as multiple conductance peaks, is essential for understanding inter-donor coupling and exchange interactions towards coherent electron transfer. In this direction, we have experimentally demonstrated one-by-one electron filling within multiple-donor molecules with the fundamental analysis of clear and sustained quantum Coulomb blockade (QCB) effect. Moreover, the underlying physics of molecular orbitals, where the increasing energy leads to a larger spatial extent of the corresponding orbital, has been reflected by the systematic decrement of the respective charging-energies. The molecular energy levels, resulting from the orbital hybridization of individual donors, are also confirmed through first-principles simulations using density functional theory (DFT). Furthermore, Monte Carlo simulations based on the orthodox theory of Coulomb blockade support the observed QCB characteristics.
• Abstract（参考訳）: シリコン技術の基盤として開発されたマルチドナーアーキテクチャは、室温量子ビットや他の単一電子トンネル(SET)機能に対して大きな可能性を秘めている。 しかし、そのようなアーキテクチャでは、複数のドナー波動関数の重なりは、離散エネルギー準位を持つ複雑な内部電子配置をもたらす。 複数のコンダクタンスピークとして観察されるこれらの離散状態を求めることは、ドナー間カップリングとコヒーレント電子移動に対する交換相互作用を理解するのに不可欠である。 この方向では、クリアかつ持続的な量子クーロン遮断(QCB)効果の基礎解析により、複数のドナー分子の1対1電子充填を実験的に実証した。 さらに、エネルギーの増加が対応する軌道の空間範囲を大きくする分子軌道の基礎物理学は、それぞれの電荷エネルギーの体系的な減少によって反映されている。 個々のドナーの軌道ハイブリッド化による分子エネルギーレベルも、密度汎関数理論(DFT)を用いた第一原理シミュレーションによって確認される。 さらに、クーロン封鎖の正統性理論に基づくモンテカルロシミュレーションは、観測されたQCB特性を支持する。

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