The Kondo effect is a phenomenon that when the electron in quantum dot and the electron in electron reservoir have antiferromagnetic interaction, the conductance through the quantum dot increases as the temperature decreases. The Kondo effect in the quantum dot system is the one of the most important field of the mesoscopic physics, and a lots of studies have been done both theoretically and experimentally. As the quantum-dot-fabrication skill has improved, new types of Kondo effects like orbital Kondo effects and charge Kondo effects are realized. Recently, there is a theoretical study on the charge Kondo effect with the triple quantum dot system, and multiple quantum dot systems where the charge Kondo effect is expected to occur, are realized experimentally.
In this dissertation, we perform the following theoretical studies to understand charge Kondo effects with the quadruple quantum dot system which realized experimentally. First, we find the regimes that the charge Kondo effect can appear and analyze the each charge Kondo effect. Second, we calculate the conductance that can be measured in the 2-dimensional electron gas system or carbon nanotube system to understand charge Kondo effects. Also, we find that the new type of conductance measurement can confirm the Kondo effect and this measurement can be applied easily.
양자점에서의 콘도 효과란, 양자점의 전자와 전자 저장고의 전자가 반강자성 상호작용을 하여, 온도가 낮아짐에 따라 양자점을 통하는 전자 전도도가 높아지는 것을 말한다. 양자점에서의 콘도 효과는 중시계 분야에서 가장 중요한 분야 중 하나이며, 이론적으로나 실험적으로 많이 연구되어왔다. 양자점의 제작기술이 높아짐에 따라, 궤도 상태 콘도 효과나 전하 콘도 효과 같은 새로운 종류의 콘도 효과가 구현되었다. 최근, 다중 양자점을 이용한 전하 콘도 효과가 삼중 양자점에서 나올 수 있다는 이론적 제안이 있었으며, 전하 콘도 효과가 나타날 수 있을 거라 예측되는 다중 양자점 구조들이 실험적으로 구현되고 있다.
본 학위논문에서 우리는 최근에 실험적으로 구현된 사중 양자점에서 나타날 수 있는 전하 콘도 효과를 이해하기 위해 다음과 같은 이론 연구를 수행하였다. 첫째, 사중 양자점에서 콘도 효과들이 나타날 수 있는 영역을 찾고 각 콘도 효과에 대해 분석하였다. 둘째, 콘도 효과들을 이해하기 위해 2차원 전자가스와 나노튜브에서 측정 가능한 전자의 전도도를 계산하였다. 또한, 우리는 기존의 측정방식과 다른 방식의 전도도 측정으로도 콘도 효과를 확인할 수 있음을 발견하였으며 이 방법은 쉽게 적용 할 수 있다.
