[論文レビュー] Fano effect in a thermally induced transport through a triple quantum dot within the Coulomb blockade regime

Natalya A. Zimbovskaya|arXiv (Cornell University)|Apr 14, 2022

Quantum and electron transport phenomena参考文献 39被引用数 1

ひとこと要約

本理論的研究では、クーロン遮蔽下におけるT字型三量子ドット（TQD）系の熱電輸送を調査し、ファノ干渉とドット間クーロン相互作用の相乗効果に注目する。非平衡グリーン関数を用いて、量子干渉と強い電子相関が、線形応答を超える可変な熱電整流を可能にするように、電荷および熱電流を顕著に制御することを示した。

ABSTRACT

In the present work we theoretically study thermoelectric transport and heat transfer in a junction including a $T$-shaped double quantum dot coupled to nonmagnetic electrodes and supplemented with a third dot in a parallel configuration. We focus on the combined effect of Coulomb interactions and quantum interference occurring in the $T$-shaped portion of the considered triple quantum dot on the thermoelectric electron transport. The transport through the system is studied within the Coulomb blockade regime in the limit of strong intra-dot interactions between electrons beyond the linear response regime. It is shown that under these conditions both charge and heat transfer through the considered system may be significantly affected by the quantum interference and inter-dot Coulomb interactions.

研究の動機と目的

• T字型三量子ドットにおけるファノ干渉とドット間クーロン相互作用の併存効果が熱電輸送に与える影響を調査すること。
• 線形応答領域を超えたT字型TQD構造における電荷および熱電流の分析を行うこと。
• 右端電極に接続された第三ドットによる空間的非対称性が、熱電流の整流を可能にするかを検討すること。
• 強い内部およびドット間クーロン相互作用が輸送特性をどのように変化させるかを特定すること。

提案手法

• ドット1と2がTジャンクションを形成し、ドット3が右電極に接続されたT字型三量子ドットモデルを採用する。
• クーロン遮蔽領域における非平衡グリーン関数形式を用いる。
• 強い内部クーロン相互作用（U ≫ kBT）を仮定し、ドット間クーロン反発（Uij）を含む。
• 電子-格子振動結合を無視し、完全に干渉的電子輸送に焦点を当てる。
• 運動方程式（EOM）法を用いて、レディットおよびアドバンスドグリーン関数を計算する。
• 非平衡フレームワーク内でのランドアーバッティカー形式を用いて、電荷および熱電流を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 T字型二量子ドット部におけるファノ干渉が三量子ドット系の熱電輸送にどのように影響を与えるか？
• RQ2 ドット間クーロン相互作用は、電荷および熱電流におけるファノ共鳴特徴をどの程度変化させるか？
• RQ3 右電極に接続された第三ドットによる空間的非対称性が、熱電整流を可能にするか？
• RQ4 強い内部クーロン相互作用は、線形応答を超えた非線形熱電応答にどのように影響を与えるか？
• RQ5 量子干渉は、熱電力や熱電流の増幅または抑制に果たす役割は何か？

主な発見

• T字型二量子ドット部におけるファノ干渉は、微分電導および熱電力に顕著な共鳴および反共鳴特徴をもたらす。
• ドット間クーロン相互作用は、ファノ共鳴を顕著にシフトおよび形状変化させ、熱電応答を変化させる。
• ドット3による空間的非対称性のおかげで、電荷および熱電流の強い整流が観測される。
• 熱電流は量子干渉およびクーロン相互作用によって顕著に制御され、バイアスおよびエネルギー準位に応じて抑制または増幅される。
• 熱電力はゲート電圧に対して非単調な挙動を示し、熱電性能のチューナブルな制御が可能であることを示す。
• 結果は、クーロン遮蔽と干渉が非線形領域において熱電効率を制御可能にすることを示している。