Heat, molecular vibrations, and adiabatic driving in non-equilibrium transport through interacting quantum dots

Physica Status Solidi (B) Basic Research

Volumn 250, Issue 11, 2013, Pages 2315-2329

  Haupt, F ^a,b   Leijnse, M ^c,d   Calvo, H L ^a,b,e   Classen, L ^a,b   Splettstoesser, J ^a,b   Wegewijs, M R ^a,b,e  

^a RWTH AACHEN UNIVERSITY   (Germany)

^b JARA Fundamentals of Future Information Technology   (Germany)

^c UNIVERSITY OF COPENHAGEN   (Denmark)

^d LUND UNIVERSITY   (Sweden)

^e FORSCHUNGSZENTRUM JÜLICH   (Germany)

Author keywords

Heat transport; Molecular quantum dots; Thermoelectric effect; Time dependent driving

Indexed keywords

HEAT TRANSFER; MOLECULAR VIBRATIONS; NANOCRYSTALS; QUANTUM CHEMISTRY; THERMOELECTRICITY;

DOUBLE QUANTUM DOTS; HEAT TRANSPORT; MOLECULAR JUNCTION; MOLECULAR QUANTUM DOTS; NONEQUILIBRIUM CONDITIONS; NONEQUILIBRIUM TRANSPORT; THERMOELECTRIC APPLICATION; TIME DEPENDENT;

SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS;

EID: 84887473993     PISSN: 03701972     EISSN: 15213951     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pssb.201349219     Document Type: Article

References (139)

1. A. T. Johnson, L. P. Kouwenhoven, W. de Jong, N. C. van der Vaart, C. J. P. M. Harmans, and C. T. Foxon, Phys. Rev. Lett. 69, 1592 1992).
2. R. Hanson, L. P. Kouwenhoven, J. R. Petta, S. Tarucha, and L. M. Vandersypen, Rev. Mod. Phys. 79, 1217 2007).
3. S. D. Franceschi, J. A. van Dam, E. P. A. M. Bakkers, L. F. Feiner, L. Gurevich, and L. P. Kouwenhoven, Appl. Phys. Lett. 83, 344 2003).
4. T. S. Jespersen, M. Aagesen, C. Sørensen, P. E. Lindelof, and J. Nygård, Phys. Rev. B 74, 233304 2006).
5. H. A. Nilsson, P. Caroff, C. Thelander, M. Larsson, J. B. Wagner, L. E. Wernersson, L. Samuelson, and H. Q. Xu, Nano Lett. 9, 3151 2009).
6. M. Bockrath, D. H. Cobden, P. L. McEuen, N. G. Chopra, A. Zettl, A. Thess, and R. E. Smalley, Science 275, 1922 1997).
7. S. J. Tans, M. H. Devoret, H. Dai, A. Thess, R. E. Smalley, L. J. Geerligs, and C. Dekker, Nature 386, 474 1997).
8. J. Güttinger, F. Molitor, C. Stampfer, S. Schnez, A. Jacobsen, S. Dröscher, T. Ihn, and K. Ensslin, Rep. Prog. Phys. 75, 126502 2012).
9. H. Park, J. Park, A. K. L. Lim, E. H. Anderson, A. P. Alivisatos, and P. L. McEuen, Nature 407, 57 2000).
10. S. Kubatkin, A. Danilov, M. Hjort, J. Cornil, J. Brédas, N. Stuhr-Hansen, P. Hedegård, and T. Bjørnholm, Nature 425, 698 2003).
11. H. S. J. van der Zant, Y. V. Kervennic, M. Poot, K. ONeill, Z. de Groot, J. M. Thijssen, H. B. Heersche, N. Stuhr-Hansen, T. Bjørnholm, D. Vanmaekelbergh, C. A. van Walree, and L. W. Jenneskens, Faraday Discuss. 131, 347 2006).
12. L. P. Kouwenhoven, D. G. Austing, and S. Tarucha, Rep. Prog. Phys. 64, 701 2001).
13. D. V. Averin and K. K. Likharev, J. Low Temp. Phys. 62, 345 1986).
14. A. A. Clerk, M. H. Devoret, S. M. Girvin, F. Marquardt, and R. J. Schoelkopf, Rev. Mod. Phys. 82, 1155 2010).
15. F. Giazotto, T. T. Heikkilä, A. Luukanen, A. M. Savin, and J. P. Pekola, Rev. Mod. Phys. 78, 217 2006).
16. D. Loss and D. D. Vincenzo, Phys. Rev. A 57, 120 1998).
17. H. L. Edwards, Q. Niu, and A. L. de Lozanne, Appl. Phys. Lett. 63, 1815 1993).
18. J. R. Prance, C. G. Smith, J. P. Griffiths, S. J. Chorley, D. Anderson, G. A. C. Jones, I. Farrer, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. Lett. 102, 146602 2009).
19. P. Murphy, S. Mukerjee, and J. Moore, Phys. Rev. B 78, 161406(R) 2008).
20. M. Esposito, K. Lindenberg, and C. van den Broeck, Eur. Phys. Lett. 85, 60010 2009).
21. M. Moskalets and M. Büttiker, Phys. Rev. B 66, 035306 2002).
22. L. P. Kouwenhoven, A. T. Johnson, N. C. van der Vaart, C. J. P. M. Harmans, and C. T. Foxon, Phys. Rev. Lett. 67, 1626 1991).
23. N. E. Fletcher, J. Ebbecke, T. J. B. M. Janssen, F. J. Ahlers, M. Pepper, H. E. Beere, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. B 68, 245310 2003).
24. B. Kaestner, V. Kashcheyevs, S. Amakawa, M. D. Blumenthal, L. Li, T. J. B. M. Janssen, G. Hein, K. Pierz, T. Weimann, U. Siegner, and H. W. Schumacher, Phys. Rev. B 77, 153301 2008).
25. G. Fève, A. Mahé, J.-M. Berroir, T. Kontos, B. Plaçais, D. C. Glattli, A. Cavanna, B. Etienne, and Y. Jin, Science 316, 1169 2007).
26. J. P. Pekola, O. P. Saira, V. F. Maisi, A. Kemppinen, M. Möttönen, Y. A. Pashkin, and D. V. Averin, arXiv:1208.4030 2012).
27. S. K. Watson, R. M. Potok, C. M. Marcus, and V. Umansky, Phys. Rev. Lett. 91, 258301 2003).
28. F. Reckermann, J. Splettstoesser, and M. R. Wegewijs, Phys. Rev. Lett. 104, 226803 2010).
29. J. Splettstoesser, M. Governale, J. König, and R. Fazio, Phys. Rev. B 74, 085305 2006).
30. F. Cavaliere, M. Governale, and J. König, Phys. Rev. Lett. 103, 136801 2009).
31. J. König, H. Schoeller, and G. Schön, Phys. Rev. Lett. 76, 1715 1996).
32. J. König, J. Schmid, H. Schoeller, and G. Schön, Phys. Rev. B 54, 16820 1996).
33. S. Juergens, F. Haupt, M. Moskalets, and J. Splettstoesser, Phys. Rev. B 87, 245423 2013).
34. K. H. Müller, J. Chem. Phys. 129, 044708 2008).
35. N. W. Ashcroft and N. D. Mermin, Solid State Physics (Henry Holt and Company, New York City, 1976).
36. H. Kim, M. Kaviany, J. C. Thomas, A. Van der Ven, C. Uher, and B. Huang, Phys. Rev. Lett. 105, 265901 2010).
37. R. Venkatasubramanian, E. Siivola, T. Colpitts, and B. O'Quinn, Nature 413, 597 2001).
38. R. Yang and G. Chen, Phys. Rev. B 69, 195316 2004).
39. M. S. Dresselhaus, G. Chen, M. Tang, R. Yang, H. Lee, D. Wang, Z. Ren, J. P. Fleurial, and P. Gogna, Adv. Mater. 19, 1043 2007).
40. A. I. Hochbaum, R. Chen, R. D. Delgado, W. Liang, E. C. Garnett, M. Najarian, A. Majumdar, and P. Yang, Nature 451, 6381 2008).
41. N. J. Appleyard, J. T. Nicholls, M. Pepper, W. R. Tribe, M. Y. Simmons, and D. A. Ritchie, Phys. Rev. B 62, 16275(R) 2000).
42. D. Boese and R. Fazio, Eur. Phys. Lett. 56, 576 2001).
43. B. Kubala, J. König, and J. Pekola, Phys. Rev. Lett. 100, 066801 2008).
44. G. D. Mahan and J. O. Sofo, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 7436 1996).
45. T. E. Humphrey, R. Newbury, R. P. Taylor, and H. Linke, Phys. Rev. Lett. 89, 116801 2002).
46. T. E. Humphrey and H. Linke, Phys. Rev. Lett. 94, 096601 2005).
47. L. D. Hicks, T. C. Harman, X. Sun, and M. S. Dresselhaus, Phys. Rev. B 53, 10493(R) 2010).
48. A. I. Boukai, Y. Bunimovich, J. Tahir-Kheli, J. K. Yu, W. A. Goddard III, and J. R. Heath, Nature 451, 168 2008).
49. J. P. Small, K. M. Perez, and P. Kim, Phys. Rev. Lett. 91, 256801 2003).
50. M. C. Llaguno, J. E. Fischer, A. T. Johnson, and J. Hone, Nano Lett. 4, 45 2004).
51. C. W. J. Beenakker and A. A. M. Staring, Phys. Rev. B 46, 9667 1992).
52. M. Turek and K. A. Matveev, Phys. Rev. B 65, 115332 2002).
53. R. Scheibner, E. G. Novik, T. Borzenko, M. König, D. Reuter, A. D. Wieck, H. Buhmann, and L. W. Molenkamp, Phys. Rev. B 75, 041301 2007).
54. S. F. Svensson, A. I. Persson, E. A. Hoffmann, N. Nakpathomkun, H. A. Nilsson, H. Q. Xu, L. Samuelson, and H. Linke, New J. Phys. 14, 033041 2012).
55. N. Nakpathomkun, H. Q. Xu, and H. Linke, Phys. Rev. B 82, 235428 2010).
56. P. Reddy, S. Y. Jang, R. A. Segalman, and A. Mujamdar, Science 315, 1568 2007).
57. K. Baheti, J. A. Malen, P. Doak, P. Reddy, S. Y. Jang, T. D. Tilley, A. Mujamdar, and R. A. Segalman, Nano Lett. 8, 715 2008).
58. J. A. Malen, P. Doak, P. Reddy, K. Baheti, T. D. Tilley, R. A. Segalman, and A. Majumdar, Nano Lett. 9, 1164 2009).
59. R. Landauer, IBM J. Res. Dev. 1, 223 1957).
60. M. Büttiker, Phys. Rev. Lett. 57, 1761 1986).
61. C. M. Finch, V. M. García-Suárez, and C. J. Lambert, Phys. Rev. B 79, 033405 2009).
62. S. Andergassen, T. A. Costi, and V. Zlatić, Phys. Rev. B 84, 241107 2011).
63. J. P. Bergfield, M. A. Solis, and C. A. Stafford, ACS Nano 4, 5314 2010).
64. G. C. Solomon, D. Q. Andrews, T. Hansen, R. H. Goldsmith, M. R. Wasielewski, R. P. Van Duyne, and M. A. Ratner, J. Chem. Phys. 129, 054701 2008).
65. O. Karlström, H. Linke, G. Karlström, and A. Wacker, Phys. Rev. B 84, 113415 2011).
66. R. Naaman and Z. Vager, MRS Bull. 35, 429 2010).
67. G. Heimel, F. Rissner, and E. Zojer, Adv. Mater. 22, 2494 2012).
68. D. A. Egger, F. Rissner, E. Zojer, and G. Heimel, Adv. Mater. 24, 4403 2012).
69. S. N. Yaliraki and M. A. Ratner, J. Chem. Phys. 109, 5036 1998).
70. M. Magoga and C. Joachim, Phys. Rev. B 59, 16011 1999).
71. M. G. Reuter, G. C. Solomon, T. Hansen, T. Seideman, and M. A. Ratner, J. Phys. Chem. Lett. 2, 1667 2011).
72. M. G. Reuter, T. Seideman, and M. A. Ratner, Nano Lett. 11, 4693 2011).
73. M. Leijnse, Phys. Rev. B 87, 125417 2013).
74. Y. Dubi and M. Di Ventra, Rev. Mod. Phys. 83, 131 2011).
75. S. Braig and K. Flensberg, Phys. Rev. B 68, 205324 2003).
76. A. N. Pasupathy, J. Park, C. Chang, A. V. Soldatov, S. Lebedkin, R. C. Bialczak, J. E. Grose, L. A. K. Donev, J. P. Sethna, D. C. Ralph, and P. L. McEuen, Nano Lett. 5, 203 2005).
77. E. A. Osorio, K. O'Neill, N. Stuhr-Hansen, O. F. Nielsen, T. Bjørnholm, and H. S. J. van der Zant, Adv. Mater. 19, 281 2007).
78. M. Leijnse, M. R. Wegewijs, and K. Flensberg, Phys. Rev. B 82, 045412 2010).
79. D. Segal and A. Nitzan, J. Chem. Phys. 117, 3915 2002).
80. D. Segal, Phys. Rev. B 73, 205415 2006).
81. M. Galperin, A. Nitzan, and M. A. Ratner, Phys. Rev. B 75, 155312 2007).
82. K. Moth-Poulsen and T. Bjørnholm, Nature Nanotechnol. 4, 551 2009).
83. J. S. Seldenthuis, H. S. J. van der Zant, M. A. Ratner, and J. M. Thijssen, ACS Nano 2, 1445 2008).
84. M. Galperin, A. Nitzan, and M. A.Ratner, Mol. Phys. 106, 397 2008).
85. K. Flensberg, Phys. Rev. B 68, 205323 2003).
86. A. Mitra, I. Aleiner, and A. J. Millis, Phys. Rev. B 69, 245302 2004).
87. J. Koch and F. von Oppen, Phys. Rev. Lett. 94, 206804 2005).
88. J. Koch, F. von Oppen, and A. V. Andreev, Phys. Rev. B 74, 205438 2006).
89. F. Haupt, F. Cavaliere, R. Fazio, and M. Sassetti, Phys. Rev. B 74, 205328 2006).
90. M. Leijnse and M. R. Wegewijs, Phys. Rev. B 78, 235424 2008).
91. D. J. Thouless, Phys. Rev. B 27, 6083 1983).
92. J. E. Avron, A. Elgart, G. M. Graf, and L. Sadun, Phys. Rev. B 62, 10618(R) 2000).
93. Y. Makhlin and A. D. Mirlin, Phys. Rev. Lett. 87, 276803 2001).
94. Q. Niu and D. J. Thouless, J. Phys. A: Math. Gen. 17, 2453 1984).
95. J. E. Avron, A. Elgart, G. M. Graf, and L. Sadun, Phys. Rev. Lett. 87, 236601 2001).
96. E. Bocquillon, V. Freulon, J. M. Berroir, P. Degiovanni, B. Plaçais, A. Cavanna, Y. Jin, and G. Fève, Science 339, 1054 2013).
97. F. Zhou, B. Spivak, and B. Altshuler, Phys. Rev. Lett. 82, 608 1999).
98. H. Pothier, P. Lafarge, C. Urbina, D. Esteve, and M. H. Devoret, Europhys. Lett. 17, 249 1992).
99. M. Switkes, C. M. Marcus, K. Campman, and A. C. Gossard, Science 283, 1905 1999).
100. S. J. Chorley, J. Frake, C. G. Smith, G. A. C. Jones, and M. R. Buitelaar, Appl. Phys. Lett. 100, 143104 2012).
101. M. Büttiker, J. Phys.: Condens. Matter 5, 9361 1993).
102. P. W. Brouwer, Phys. Rev. B 58, 10135(R) 1998).
103. M. Büttiker, H. Thomas, and A. Prêtre, Z. Phys. B 94, 133 1994).
104. E. R. Mucciolo, C. Chamon, and C. M. Marcus, Phys. Rev. Lett. 89, 146802 2002).
105. M. Governale, F. Taddei, and R. Fazio, Phys. Rev. B 68, 155324 2003).
106. J. Wang, Y. Wei, B. Wang, and H. Guo, Appl. Phys. Lett. 79, 3977 2001).
107. M. Blaauboer, Phys. Rev. B 65, 235318 2002).
108. F. Taddei, M. Governale, and R. Fazio, Phys. Rev. B 70, 052510 2004).
109. Y. Levinson, O. Entin-Wohlman, and P. Wölfle, Phys. Rev. Lett. 85, 634 2000).
110. O. Entin-Wohlman, Y. Levinson, and P. Wölfle, Phys. Rev. B 64, 195308 2001).
111. E. Prada, P. San-Jose, and H. Schomerus, Phys. Rev. B 80, 245414 2009).
112. L. Arrachea, M. Moskalets, and L. Martin-Moreno, Phys. Rev. B 75, 245420 2007).
113. M. Rey, M. Strass, S. Kohler, P. Hänggi, and F. Sols, Phys. Rev. B 76, 085337 2007).
114. M. Moskalets and M. Büttiker, Phys. Rev. B 69, 205316 2004).
115. R. Citro, N. Andrei, and Q. Niu, Phys. Rev. B 68, 165312 2003).
116. S. Das and S. Rao, Phys. Rev. B 71, 165333 2005).
117. I. L. Aleiner and A. V. Andreev, Phys. Rev. Lett. 81, 1286 1998).
118. P. W. Brouwer, A. Lamacraft, and K. Flensberg, Phys. Rev. B 72, 075316 2005).
119. J. Splettstoesser, M. Governale, J. König, and R. Fazio, Phys. Rev. Lett. 95, 246803 2005).
120. E. Sela and Y. Oreg, Phys. Rev. Lett. 96, 166802 2006).
121. T. Aono, Phys. Rev. Lett. 93, 116601 2004).
122. A. Schiller and A. Silva, Phys. Rev. B 77, 045330 2008).
123. L. Arrachea, A. L. Yeyati, and A. Martin-Rodero, Phys. Rev. B 77, 165326 2008).
124. J. Splettstoesser, M. Governale, and J. König, Phys. Rev. B 77, 195320 2008).
125. N. Winkler, M. Governale, and J. König, Phys. Rev. B 79, 235309 2009).
126. R.-P. Riwar and J. Splettstoesser, Phys. Rev. B 82, 205308 2010).
127. R.-P. Riwar, J. Splettstoesser, and J. König, Phys. Rev. B 87, 195407 2013).
128. O. Kashuba, H. Schoeller, and J. Splettstoesser, Europhys. Lett. 98, 57003 2012).
129. R. D. Astumian, Phys. Rev. Lett. 91, 118102 2003).
130. N. A. Sinitsyn and I. Nemenman, Europhys. Lett. 77, 58001 2007).
131. N. A. Sinitsyn, J. Phys. A: Math. Theor. 42, 193001 2009).
132. H. L. Calvo, L. Classen, J. Splettstoesser, and M. R. Wegewijs, Phys. Rev. B 86, 245308 2012).
133. J. Ren, P. Hänggi, and B. Li, Phys. Rev. Lett. 104, 170601 2010).
134. O. Entin-Wohlman, A. Aharony, and Y. Levinson, Phys. Rev. B 65, 195411 2002).
135. M. Blaauboer and C. M. L. Fricot, Phys. Rev. B 71, 041303 2005).
136. A. Brataas, Y. Tserkovnyak, G. E. W. Bauer, and B. I. Halperin, Phys. Rev. B 66, 060404 2002).
137. N. Winkler, M. Governale, and J. König, Phys. Rev. B 87, 155428 2013).
138. S. Rojek, J. König, and A. Shnirman, Phys. Rev. B 87, 075305 2013).
139. M. Esposito, R. Kawai, K. Lindenberg, and C. Van den Broeck, Phys. Rev. E 81, 041106 2010).