低温物理学

2009年６月４日

物性研究所

勝本信吾

量子ホール効果

ρxx

ρxyJ

メゾスコピック物理の始まり

R. A. Webb et al. PRL 54, 1610 (1985).

Aharonov-Bohm 効果の観測

AB ring made of 2DES at a hetrointerface

AB効果の非局所測定

２つの端子配置での位相変化

通常４端子

非局所４端子

静電的なAB位相制御

AB位相制御

30

25

20

15

10

5

0

R (Ω

)

0.040.00-0.04

Magnetic Field (T)

Onsager's law for non-local four-terminal (30 mK)

I = 4-6, V = 7-5I = 7-5, V = 4-6

4

6 7

5

非局所AB効果に対するOnsagerの相反定理

The Fano effect Ugo Fano

q>0q

Distortion of Coulomb Oscillation

ReferenceArm

Dot0.2

0.2

0.1

0- 0.05- 0.10- 0.15

0.3

0.4

Conductance

(/

)eh2

Conductance

(/

)eh2

30mK, 0.91T

Center Gate Voltage (V)

Con

duct

ance

(e2 /h

)

Con

duct

ance

(e2 /h

)

Quantum dot

Quantum dot +Arm

peak

dip

conductance

gate voltage

Effect of　magnetic flux

eh /0 ≡Φ

Conductance (e2/h)

Particle

Gate Voltage (V) MagneticField (T)

Wave

K. Kobayashi et al. PRL 88, 256806 (`02)

Fano effect in side-coupled dot geometry

QD-AB-ring systemFano effect

in the transmission mode.(Mach-Zender-like)

T-coupled quantum dotFano effect

in the reflection mode.(stub-type or Michelson-type)

1.8

1.6

1.4

Con

duct

ance

( e2

/h )

-0.50 -0.45 -0.40Gate Voltage (V)

700 mK

300 mK

100 mK

30 mK

500 mK

Emergence of non-local Coulomb “dips” with Fano distortion

incrementally shifted upward

The Fano-Kondo Effect in TransportPh

ase

shift

0

0

even odd even

Con

duct

ance Single Fano

peak + π/2plateau

The Fano-Kondo effect

q>0

q=0

Coulomb peaks

T-coupled Quantum Dot-Wire Hybrid

U = 0.3 - 0.7meV ∆ =　0.3 - 0.5meV Dot diameter ~ 50nm

decoupling gate decoupling gate

Spatially compact -> high coherence

Single connection point-> small dot size isavailable

Coupling strength dependence of anti-resonance

Decoupling gate VM：8mV pitch

8

6

4

2

Con

duct

ance

(e2 /h

)

-0.4 -0.2Gate Voltage (V)

A B C D

VM = -0.83 V

VM = -0.91 Vcoupling : weak

coupling : strong

conductance

Vg

2.0

1.5

1.0Con

duct

ance

(e2 /

h)

-0.85 -0.80 -0.75Vg (V)

A

Vm = − 0.832 V

Vm = − 0.876 V

Coupling strength dependence of anti-resonance

Decoupling gate VM：8mV pitch

conductance

Vg

Van der Wiel et al. Science`00

Magnetic Field Tuning of the Fano-Kondo State

Gerland et al. PRL84, 3710(`00)

Hofstetter et al. PRL87 (’01)

Energy (arb.)

Con

duct

ance

(arb

.)

-4 -2 0 2 40

1

2

3

4

π/2 lock

The Kondo Effect

Without reference

With reference

“Coherent” component and the Fano-Kondo Effect

0.49

0.48

0.47

0.46

0.45B

(T)

-0.85 -0.80Vg (V)

-0.1

0.0

0.1

G (e

2 /h)

“Coherent” component and the Fano-Kondo Effect

0.49

0.48

0.47

0.46

0.45B

(T)

-0.85 -0.80Vg (V)

-0.1

0.0

0.1

G (e

2 /h)

Gate Voltage (V)Coh

eren

t Con

duct

ance

(e2 /h

)

∆ φ =0

-0.86 -0.84 -0.82

-0.1

0

0.1

Tota

l Con

duct

ance

(e2 /h

)

0.4795T

2

2.5

dG/d

V (e

2 /hV

)

Gate Voltage (V)-0.86 -0.84 -0.82

-20

-10

0

10

“Coherent” component and the Fano-Kondo Effect

0.49

0.48

0.47

0.46

0.45B

(T)

-0.85 -0.80Vg (V)

-0.1

0.0

0.1

G (e

2 /h)

Gate Voltage (V)Coh

eren

t Con

duct

ance

(e2 /h

)

∆ φ =φ 0 /2

-0.86 -0.84 -0.82

-0.1

0

0.1

Tota

l Con

duct

ance

(e2 /h

)

0.4795T

2

2.5

dG/d

V (e

2 /hV

)

Gate Voltage (V)-0.86 -0.84 -0.82

-20

-10

0

10

ページ 1ページ 2ページ 3ページ 4ページ 5ページ 6ページ 7ページ 8ページ 9ページ 10ページ 11ページ 12ページ 13ページ 14ページ 15ページ 16ページ 17ページ 18ページ 19ページ 20ページ 21ページ 22ページ 23