低次元半導体における高密度励起子の協力現象の観測

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本研究の目的は、高出力のパルスレーザーを、半導体低次元閉じ込め構造に照射し、高密度の生成された電子励起状態が示す特異な協力現象を検出することである。本年度に得られた結果として以下のものが挙げられる;(i) 前年度に引き続き、微少空間分解能を持つ超高速・顕微分光システムの立ち上げ、および装置性能の向上を図った。特に極低温冷却器をシステムに付加することにより、低温下での分光測定が可能となった。これにより特に、II-VI族自己形成量子ドットにおける単一ドット発光線の観測に成功し、3次元量子閉じ込め系に特異に現れる遅い位相緩和を見いだした。今後は、より高密度励起下における単一ドット発光と特にその時間的ダイナミクスを観測することにより、3次元量子閉じ込めと多励起子間相互作用の関わりを探求する予定である。(ii) 高密度励起子協力現象を担う相互作用としては、励起子間もしくは光注入キャリア間のクーロン相互作用のみならず、スピン間の交換相互作用を経由した、いわば強磁性転移的な協力効果も考えられる。そこで、円偏光の共鳴光照射に伴う高密度スピン偏極励起子注入後の過渡的ダイナミクスの研究に新たに着手した。今年度は特に、磁場下におかれた層状半導体の共鳴発光を測定し、ゼーマン分裂励起子間のスピン緩和過程の観測を行った。これから、高密度励起下における励起子スピン緩和の促進を見いだし、多励起子間交換相互作用の存在を確認した。