We theoretically study many-body effects on electron transport through three different systems consisting of quantum dots; Kondo cloud in a quantum dot, suppression of the interference in a quantum dot with a 2=3 lling fractional quantum Hall edge, and electron pair tunneling in a double-dot interferometry.
We propose a setup to directly measure the Kondo screening cloud formed by a quantum dot coupled to semi-infinite quantum wires, on which an electrostatic gate voltage is applied at distance L from the dot. We show that the Kondo cloud, and hence the Kondo temperature and the conductance through dot, is affected by the gate voltage, as L increases below the Kondo cloud length. Based on this behavior,
the cloud length can be experimentally identified by changing L with a keyboard type of gate voltages or tuning the coupling strength between dot and the wires.
The fractional quantum Hall system with filling factor 2/3 has an edge state composed of counterpropagating chiral charge and neutral modes. We propose an Aharonov-Bohm(AB) interferometry consisting of a large-size quantum dot with a 2/3 filling fractional quantum Hall edge in order to investigate how the neutral mode spoils the AB interference signals and estimate the velocity of neutral mode. The dot is coupled to two leads via electron tunneling. In the sequential tunneling regime, we
find that the fractionalization results in the dephasing of AB interference. In addition, in the case of the small velocity of neutral mode compared to charge mode, the AB oscillation with the period of one flux quantum is severely suppressed by a topological effect, and hence the AB oscillation with the period of one half flux quantum dominantly appears.
Finally, we propose an Aharonov-Bohm interferometry consisting of two quantum dots for detecting an electron pair tunneling resonance. We find that in the second harmonics of the interference current, pair tunneling processes give a leading nonmonotonous contribution around the bias voltages at which pair tunneling resonances appear. The second-harmonics differential conductance shows the signal of a pair tunneling resonance as well as the destructive interference of two pair-tunneling resonances.
우리는 양자점들로 구성된 계들을 통과하는 전자에 관여하는 다체 효과를 이론적으로 연구하였다. 양자점 주위에 생긴 콘도 구름과 $2/3$ 분수양자홀 가장자리를 가지는 양자점에서 간섭현상의 줄어듬, 그리고 두 개의 양자점으로 구성된 간섭계에서의 전자 쌍 터널링을 연구하였다.
우리는 콘도 구름의 크기를 측정하기 위해 다음의 실험 장치를 이론적으로 제안하였다. 한쪽으로 무한한 두개의 양자 선들이 양자점과 연결되어 있고, 양자점에서 $L$만큼 떨어진 곳에 게이트 전압이 인가되어있다. $L$이 콘도 구름의 길이보다 클 때 콘도 구름, 즉 콘도 온도와 양자점을 통과하는 전기 전도도가 게이트 전압에 의해 크게 영향을 받고, 반대로 $L$이 콘도 구름의 길이보다 작을 때 콘도 구름이 게이트 전압에 의해 거의 영향 받지 않는다는 것을 보였다. 콘도 온도와 전기 전도도의 게이트 전압 의존성을 토대로, 키보드 건반 형태로 만들어진 게이트 전압으로 $L$을 바꾸거나 양자 점과 양자 선 사이의 연결 강도를 바꿈으로서 콘도 구름의 길이를 실험적으로 측정할 수 있다.
채움인자 $2/3$의 분수 양자홀 계는 서로 반대방향으로 진행하는 전하 가장자리 모드와 중성 가장자리 모드로 구성되어 있다. 우리는 어떻게 중성 모드가 아하로노프-봄 (Aharonov-Bohm) 간섭 신호를 줄이는지 알아보고 중성 모드의 속도를 추정하기 위해 크기가 큰 양자점으로 구성된 간섭계를 제안한다. 양자점과 소스(source), 드레인(drain) 사이에서는 전자들만 터널링 할 수 있다. 순차적인 터널링 (sequential tunneling) 영역에서 전자가 중성 모드와 전하 모드가 나눠지는 현상 때문에 아하로노프-봄 간섭 신호는 줄어든다. 그리고 중성 모드의 속도가 전하 모드의 속도보다 훨씬 작은 경우에 자속 양자 (flux quantum)의 주기로 진동하는 아하로노프-봄 신호는 심하게 줄어들고, 그래서 간섭 신호는 자속 양자의 반의 주기를 가진다.
마지막으로, 우리는 전자 쌍 터널링 공명현상을 보기 위해 두개의 양자점으로 구성된 아하로노프-봄 간섭계를 제안한다. 자속 양자 반의 주기를 가지는 간섭 전류를 측정했을 때, 전자쌍
터널링 현상 때문에 전자쌍 공명현상이 일어나는 전압 주위에서 특이한 전압 의존성을 가진다. 또한, 두 개의 양자점의 에너지가 서로 다를 때, 자속 양자 반의 주기를 가지는 간섭 전기 전도도에서 두 개의 양자 쌍 터널링들의 상쇄 간섭 효과를 볼 수 있다.
이러한 상호작용하는 전자들의 이동에 관한 일련의 연구는 중시계 나노 물리에서 상호작용이 하는 역할에 대한 이해를 넓혀준다. 상호작용에 대한 이해는 실제 나노 시스템에서 발생하는 현상을 설명하고 분석하는데 도움을 줄 것이다.
