People believe that it will immediately be difficult to achieve further increment of scale ofintegration in a micro chip, if we utilize the present micro fabrication technique as it is. In order to solve this difficult problem, we consider the single-electron transistor (SET), which is expected to be a new device element. It controls one electron at a time, the power consumption is greatly reduced. Since the size of the device is in nanometers, the integration problem will be solved at the same time. To analyze a conductance of SET theoretically, after making a proper model but usually with parameters, we may estimate current through a quantum dot in non-equilibrium conditions due to applied gate voltage. Many kinds of calculation methods were applied in order to describe the many-body effect correctly, because it is the very origin of the function of SET. In order to establish an accurate method to predict characteristics of the device, it is necessary to certify agreement between experimental observation and theoretical results without adjustable parameter. In this study, the SET structure with four terminals was fabricated to compare experiment and theory without parameters. The perturbation theory shows large discrepancy from the observed values at low temperatures. Thus we applied the path-integral Monte Carlo (PIMC) method for the calculation. PIMC results of the conductance agrees with the experiment in the whole observed temperature range.

　 現在使われているFETトランジスタは、現在の微細加工技術に立脚する限りは集積度を上げるのが困難になると 言われている。これを解決するための新しい素子の１つとして単電子トランジスタ(SET)を 取り上げる。これは電子１個１個を制御するため、消費電力を大幅に下げることができる。 また、素子自体がナノサイズのため、集積に関する問題も解決できるとされている。 SETのコンダクタンスを理論的に解析するためには、適切なモデル化を行った上で、有限温度においてゲートバイアス印加された 量子ドットを介する非平衡定常状態での電流を評価する方法が 考えられる。この場合、SET動作の起源になっている多体効果を評価する必用があるため、 旧来様々な計算方法が適用されてきた。特に、理論と実験の一致を調整パラメータなしで 確認することが、精密な特性予測の方法を確立するためには必用である。 今回、このパラメータ無しに実験と理論を比較するために４端子構造をもつSETが作成された。 摂動理論との比較では、低温において実験値との間に大きなずれが生じている。そこで経路積分モンテカルロ法(PIMC法)による 計算方法が考えられ、実行された。PIMC法では全ての温度領域でのコンダクタンスの一致が確認された。

C. Wallisser, B. Limbach, P. vom Stein, and R. Schäfer ;C. Theis, G. Göppert, and H. Grabert, Phys. Rev. B 66, 125314 (2002)