The Kondo Effect in quantum dots

Abstract

Wir untersuchen den elektrischen Transport durch Quantenpunkte bei sehr tiefen Temperaturen. Die Quantenpunkte werden durch selektive Verarmung eines zweidimensionalen Elektronensystems in einer GaAs-AlGaAs Heterostruktur definiert. Die Diskretheit der elektrischen Ladung auf dem Quantenpunkt führt bei schwacher Tunnelkopplung an die Zuleitungen, d.h. einzelnen, unabhängigen Tunnelereignissen, zur Coulomb-Blockade des Stroms. Im Fall starker Tunnelkopplung zwischen Quantenpunkt und Zuleitungen werden qualitative Abweichungen vom Einzelelektronen-Tunneln beobachtet und als Kondoresonanzen identifiziert. Verantwortlich sind Korrelationseffekte zwischen den Tunnelereignissen, wie sie für das Anderson Störstellen Modell analysiert wurden. Dieses Modell läßt sich im Falle einer (Spin)-Entartung auf den Quantenpunkt übertragen. Im Gegensatz zu einer Störstelle sind die Parameter des Quantenpunkts kontrollier- und bestimmbar, die Temperaturabhängigkeit einer beobachten Kondo-Resonanz konnte ohne freie Parameter mit theoretischen Vorhersagen verglichen werden. Das vorhergesagte Skalierungsverhalten ist auf unsere Daten anwendbar, allerding gibt es quantitative Abweichungen, die als eine Abweichung in der Kondo-Temperatur beschrieben werden können. Vorausgehende Arbeiten haben Kondo-Resonanzen für eine ungerade Zahl von Elektronen auf dem Quantenpunkt vorhergesagt und von entsprechenden experimentellen Ergebnissen berichtet. Diese Erwartung basiert auf einer zu starken Vereinfachung für die Besetzung der Niveaus auf dem Quantenpunkt und steht im Widerspruch zu anderen Untersuchungen an Quantenpunkten, in denen die Hund'schen Regeln wichtig sind. Die Kopplung von Kondo-Resonanzen an eine ungerade Zahl von Elektronen auf dem Quantenpunkt konnte durch unsere Ergebnisse widerlegt werden. Stattdessen stellt sich heraus, daß das Auftreten von Kondo-Resonanzen mit einer Spinentartung in einer stark tunnelgekoppelten äußeren Schale korreliert werden kann.