[论文解读] 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 1

一句话总结

本理论研究探讨了在库仑阻塞条件下，T形三量子点（TQD）系统中热电输运行为，重点关注Fano干涉与量子点间库仑相互作用的相互作用。通过非平衡格林函数方法，研究证明了量子干涉与强电子关联显著调制了电荷流与热流，实现了超越线性响应区的可调谐热电整流。

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.

研究动机与目标

• 研究Fano干涉与量子点间库仑相互作用对三量子点系统中热电输运的联合影响。
• 分析在非线性响应区之外的T形TQD结构中的电荷流与热流。
• 研究通过第三量子点连接至右电极所引入的空间非对称性是否能够实现热电输流的整流。
• 阐明强层内与层间库仑相互作用在改变输运特性中的作用。

提出的方法

• 采用T形三量子点模型，其中量子点1与2构成T形结，量子点3连接至右电极。
• 在库仑阻塞区采用非平衡格林函数形式。
• 假设强层内库仑相互作用（U ≫ kBT），并包含层间库仑排斥（Uij）。
• 忽略电子-声子耦合，仅关注相干电子输运。
• 应用运动方程（EOM）方法计算先进与滞后格林函数。
• 在非平衡框架下，利用Landauer-Büttiker形式化方法分析电荷流与热流。

实验结果

研究问题

• RQ1 T形双量子点部分中的Fano干涉如何影响三量子点系统中的热电输运？
• RQ2 层间库仑相互作用在多大程度上改变了电荷流与热流中Fano共振的特征？
• RQ3 通过连接至右电极的第三量子点所引入的空间非对称性是否能够实现热电整流？
• RQ4 强层内库仑相互作用如何影响非线性响应区之外的热电响应？
• RQ5 量子干涉在增强或抑制热电功率与热流方面起什么作用？

主要发现

• T形双量子点区域的Fano干涉在微分电导与热电功率中产生显著的共振与反共振特征。
• 层间库仑相互作用显著移动并重塑Fano共振，从而改变热电响应。
• 由于量子点3引入的空间非对称性，系统表现出强烈的电荷流与热流整流。
• 热流受到量子干涉与库仑相互作用的强烈调制，其增强或抑制取决于偏压与能级位置。
• 热电功率随栅压呈现非单调行为，表明热电性能可调。
• 结果表明，库仑阻塞与干涉效应共同作用，可在非线性区域实现对热电效率的调控。