半導体量子点における高速キャリア緩和の研究

半导体量子点中载流子快速弛豫的研究

• 批准号: 12740171
• 负责人: 奥野 剛史
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12740171/
• 关键词: 半導体量子点; 量子サイズ効果; キャリア緩和; PbSe; CdTe; フォノン緩和; 強い閉じ込め; 電子格子相互作用; 近赤外光吸収; エネルギー緩和時間; 非線形分光

1、励起子ボーア半径が46nmと大きく、量子点にした場合強い閉じ込めを示すPbSeにおいて、バンド内遷移の緩和を測定した。量子井戸においてバンド内遷移を用いた赤外光レーザーの研究が注目を集めているが、量子ドットにおけるバンド内遷移の研究例は極めて少ない状況にある。バンド間を励起し、0.84eV・1.5μmのバンド内遷移をプローブして透過率変化の時間減衰を測定すると、36psの単一指数関数減衰でフィットでき、長寿命成分は観測されなかった。これは、PbSe量子ドットのバンド内遷移が、近赤外領域の光スイッチデバイスとして応用可能であることを示すものである。バンド間遷移プローブとバンド内遷移プローブとで時間減衰が異なる原因としては、電子と正孔が分離し、両者の緩和が異なっているという可能性がある。2、強い閉じ込めを示すII-VI族半導体のひとつであるCdTe量子点は、電子格子相互作用の強い系である。そこで、フォノンを介したキャリア緩和の研究を行った。発光励起スペクトルを詳細に測定することにより、以下のことを明らかにした。(1)最高19次もの多重フォノン構造を観測することができた。これはこれまでの報告の中で最高次のものである。(2)フォノン構造が、母体(今の場合ZnTe)のエネルギーにおいても観測されることが明らかになった。母体からCdTe量子点まで高速にホットエキシトン緩和をすることがわかった。(3)ぬれ層のエネルギー準位を特定することができた。(4)高速の緩和に用いられるフォノンは、ぬれ層より上のエネルギーにてZnTeのLOフォン、下でZn_xCd_<1-x>TeのLOフォノンだとわかった。(5)フォノンのエネルギーシフトから、CdTe量子点のまわりはZn_xCd_<1-x>Te(xは約0.8で、0.5から1の間に分布)で覆われていることが示唆された。

Radius of 1, excitation screwdriver ボ ー ア が 46 nm と big き く, quantum dots に し た occasions strong い closed じ 込 め を shown す PbSe に お い て, バ ン ド migration within の ease を determination し た. Quantum well opens に お い て バ ン ド migration を use い た red outside light レ ー ザ ー が の research attention を set め て い る が, quantum ド ッ ト に お け る バ ン ド migration within の research example は extremely め て less な い condition に あ る. Between バ ン ド を wound up し, 0.84 eV, 1.5 mu m の バ ン ド migration within を プ ロ ー ブ し て transmittance variations change の time damping を determination す る と, 36 ps の 単 index masato for damping で フ ィ ッ ト で き, long life components は 観 さ measurement れ な か っ た. こ れ は, PbSe quantum ド ッ ト の バ ン ド の internal migration が, close to the red light ス イ ッ チ デ バ イ ス と し て 応 may use で あ る こ と を shown す も の で あ る. Migration between バ ン ド プ ロ ー ブ と バ ン ド migration within プ ロ ー ブ と で time damping が different な る reason と し て は, electronic と is し hole が separation, struck の ease が different な っ て い る と い う possibility が あ る. 2, strong い closed じ 込 め を す II - VI in semiconductor の ひ と つ で あ る CdTe quantum dots は, strong electronic grid interaction の い で あ る. Youdaoplaceholder0 を で, フォノ を を, <s:1>, たキャリア, たキャリア, たキャリア, たキャリア, たキャリア, を, った. 発 excitation light up ス ペ ク ト ル を detailed に determination す る こ と に よ り, the following の こ と を Ming ら か に し た. (1) Up to 19 <s:1> <s:1> multiple フォノ <e:1> structural を観 measurements する とがで た た. <s:1> れ れまで れまで れまで である report the で highest order <s:1> である である である である. (2) フ ォ ノ ン tectonic が, maternal (now の occasions ZnTe) の エ ネ ル ギ ー に お い て も 観 measuring さ れ る こ と が Ming ら か に な っ た. Parent をする らCdTe quantum dots まで high-speed にホットエキシト にホットエキシト mitigated をする とがわ とがわ った った. (3)ぬれ layer ぬれ エネ エネ ギ ギ ギ を level を specific する とがで とがで た た た. (4) high-speed の ease に with い ら れ る フ ォ ノ ン は, ぬ れ layer よ り on の エ ネ ル ギ ー に て ZnTe の LO フ ォ ン, under で Zn_xCd_ < 1 - x > Te の LO フ ォ ノ ン だ と わ か っ た. (5) フ ォ ノ ン の エ ネ ル ギ ー シ フ ト か ら, CdTe quantum dots の ま わ り は Zn_xCd_ < 1 - x > Te (about 0.8 x は で, 0.5 か ら に distribution between 1 の) で fu わ れ て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

T. Okuno, M. Nomura, Y. Masumoto, Y. Terai, S. Kuroda, K. Takita: "Eighteenth order optical phonons in CdTe quantum dots in ZnTe"Proceedings of First International Workshop in Quantum Nonlinear Nanostructures and Nanoelectronics '01 (QNN'01). 103-104 (200

T. Okuno、M. Nomura、Y. Masumoto、Y. Terai、S. Kuroda、K. Takita：“ZnTe 中 CdTe 量子点中的十八阶光学声子”第一届量子非线性纳米结构和纳米电子学国际研讨会01 论文集（

T.Okuno,A.A.Lipovskii,M.Ikezawa,T.Ogawa,Y.Masumoto: "Strong size dependence of energy relaxation time in strongly confined PbSe quantum dots"Proceeding of 25th International Conference on the Physics of Semiconductors. (発表予定).

T.Okuno、A.A.Lipovskii、M.Ikezawa、T.Okawa、Y.Masumoto：“强约束 PbSe 量子点中能量弛豫时间的强尺寸依赖性”第 25 届国际半导体物理会议论文集（待提交）。 。

T. Okuno, G.R. Hayes, B. Deveaud, A.A. Lipovskii, Y. Masumoto: "Intraband transition in PbSe quantum dots"Proceedings of the 8th International Workshop on Femtosecond Technology (FST2001). 82 (2001)

T.奥野，G.R.