[論文レビュー] Replicas of the Fano resonances induced by phonons in a subgap Andreev tunneling

Jan Barański, T. Domański|arXiv (Cornell University)|Jan 16, 2013

Quantum and electron transport phenomena参考文献 56被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、金属的および超伝導性リードに結合されたT字型二重量子ドット系における、フォノン励起によるFano共鳴の複製が検討されている。フォノンバスタを用いて、単色フォノンが±(ε̃₂ + lω₀)における等間隔のFano型ピークを生成することを示しており、ここでε̃₂は側面に結合されたドットのポラロンシフトエネルギーである。これらの特徴は、アンドレエフ反射により、粒子およびホールチャネルの両方で同時に現れ、零電圧近傍におけるKondo効果の抑制に影響を及ぼす。

ABSTRACT

We study influence of the phonon modes on a subgap spectrum and Andreev conductance for the double quantum dot vertically coupled between a metallic and superconducting lead. For the monochromatic phonon reservoir we obtain replicas of the interferometric Fano-type structures appearing simultaneously in the particle and hole channels. We furthermore confront the induced on-dot pairing with the electron correlations and investigate how the phonon modes affect the zero-bias signature of the Kondo effect in Andreev conductance.

研究の動機と目的

• T字型二重量子ドット（DQD）系が通常金属リードおよび超伝導性リードに結合された状況において、フォノンモードが準位内アンドレエフ伝導度に与える影響を調査すること。
• 電子相関および誘導された対形成の存在下で、フォノン誘発サイドバンドがFano共鳴構造にどのように影響を与えるかを理解すること。
• フォノン駆動Fano複製とKondo効果の相乗作用を、特に零電圧近傍で検討すること。

提案手法

• 二重量子ドット（DQD）、フォノンバスタ、金属的（N）および超伝導性（S）リードへのハイブリダイゼーションを組み込んだマイクロスコピックなアンドリソン型ハミルトニアンを採用する。
• フォノンバスタはエネルギーω₀および結合強度λを持つ単色リザボアとしてモデル化され、側面に結合されたドット（QD2）におけるポラロンシフトを引き起こす。
• 非平衡グリーン関数および摂動的技法を用いた理論的解析により、アンドレエフ伝導度および有効スペクトル関数を計算する。
• 干渉の直接トンネル経路（QD1）とQD2経由の共鳴経路との間の干渉をモデル化することで、Fano共鳴条件を現象論的に導出する。非対称パラメータqは結合強度によって決定される。
• DQDハミルトニアンにおけるハッブル項を介して電子相関（U_i）を組み込み、フォノン誘発複製との相乗作用を分析する。
• 数値的および解析的解法を用いてエネルギー依存伝導度を抽出し、準位内領域における等間隔のFano型ピークの形成を同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フォノンモードは、二重量子ドット系における準位内アンドレエフ伝導度に、どのようにFano共鳴の複製を誘発するか？
• RQ2 単色フォノンバスタの存在下で観察されたFano型ピークの起源およびエネルギー間隔は何か？
• RQ3 電子相関（クーロン反発U_i）は、フォノン誘発Fano特徴およびそのサイドバンドにどのように影響を与えるか？
• RQ4 フォノン誘発構造は、アンドレエフ輸送におけるKondo効果およびその零電圧シグネチャーにどのような影響を及ぼすか？
• RQ5 Fano複製はデコherenceに対して頑健か、それともアディアバティック比λ/ω₀に強く依存するか？

主な発見

• フォノンモードは、ε̃₂ = ε₂ − λ²/ω₀として与えられるポラロンシフトエネルギーを持つ側面に結合された量子ドット（QD2）のエネルギー±(ε̃₂ + lω₀)において、等間隔のFano型共鳴複製を誘発する。
• これらの複製は、準位内領域における電子およびホール状態をコherently結合するアンドレエフ反射プロセスにより、粒子およびホールチャネルの両方で同時に現れる。
• Fanoラインシープは頑健であり、微分伝導度において非対称ピークとして現れる。非対称パラメータqはハイブリダイゼーションおよび結合強度によって決定される。
• 量子ドット上での電子相関（U_i）は、追加のクーロンサイドバンドを生成し、フォノン誘発Fano特徴をさらに分裂および変調する。
• フォノン誘発構造の存在は、Kondo効果の零電圧伝導度ピークを抑制しており、Kondoおよびフォノン駆動共鳴の間で破壊的干渉が生じていることを示唆する。
• フォノンラインシープがKondoピークに近接する場合に、この効果は最も顕著であり、Kondoスクリーニングとフォノン駆動多体効果の間の競合が示唆される。