平面p-n接合中の電気制御量子ドットにおける電子スピンから光子への量子状態変換

平面 p-n 结电控量子点中从电子自旋到光子的量子态转换

• 批准号: 17H01039
• 负责人: 大岩 顕
• 金额: $ 28.04万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H01039/
• 关键词: 量子状態変換; 量子ドット; 半導体物性; p-n接合; 量子情報通信; 光物性

本研究では面内p-n接合とゲート制御（横型）量子ドットを融合した素子を実現し、量子ドットのスピン状態から、再結合によって放出される光子の偏光状態への量子状態変換を実現することが目的である。またその時の変換のコヒーレンスの保持など変換の物理を解明することも目指す。本年度は、まず面内p-n接合とゲート制御（横型）量子ドットを融合を目指した試料作製と測定系の構築に着手した。面内p-n接合を実現するために、不純物を添加していないアンドープGaAs量子井戸に、ゲート電圧でp型領域とn型領域を誘起し、その界面でp-n接合を実現する方針を選択した。アンドープ基板では横型量子ドットを形成する技術が確立しており、本研究の目標達成に適した方針である。そのためのアンドープ基板の成長を、協力研究者であるドイツ　ルール大のWieck教授に依頼した。この時、通常一般的に用いられる(001)面上の量子井戸の他に、将来、量子状態転実現に必要と考えている(110)面上の量子井戸も成長を行った。一方で、アンドープ基板に対するオーミック接触作製技術の開発に重点を置き、p型とn型を制御する表面ゲート電極がオーミック電極に遮蔽されず、オーミック電極までまできちんと量子井戸中に2次元キャリアを誘起して、そことオーミック電極が電気的接触が確立できるよう、ウェットエッチングと電極材料の斜め蒸着を組み合わせたオーミック電極作製法を開発した。また回折格子を導入し、p-n接合からのエレクトロルミネッセンスの検出と分光のための測定系の構築に着手した。

In this study, we aim to realize the polarization state and quantum state transition of photons emitted from in-plane p-n junction and quantum fusion. The physical solution of the time and space transition This year, we started to construct the measurement system for the in-plane p-n junction. In-plane p-n junction is realized by adding impurities to GaAs quantum wells, inducing voltage in p-type and n-type regions, and selecting policies for p-n junction at interfaces. The technology of forming horizontal quantum substrate is established, and the goal of this study is achieved. The growth of the company's Adendorp substrate is based on the cooperation of researcher Professor Wieck of Adendorp University. In general, quantum wells on the (001) plane grow in the future, quantum states appear in the future, and quantum wells on the (110) plane grow in the future. The development of contact technology is focused on the p-type and n-type surface electrodes, the shielding of the electrodes, and the induction of the two-dimensional contact between the electrodes and the quantum well. The development of electrode materials and electrode manufacturing methods The construction of the measurement system for the detection and spectroscopy of the p-n junction is under way.

项目成果

大阪大学 産業科学研究所 量子システム創成研究分野

大阪大学产业科学研究所量子系统创造研究部

Ruhr University Bochum(ドイツ)

波鸿鲁尔大学（德国）