金属―半導体界面を応用した950nm帯1550nm帯光子生成プロセス制御の研究

应用金属-半导体界面控制950nm和1550nm波段光子产生过程的研究

• 批准号: 24246051
• 负责人: 末宗 幾夫
• 金额: $ 6.32万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24246051/
• 关键词: 量子ドット; 金属埋め込み構造; 微小共振器; 単一光子; 量子もつれ光子対

本研究では、(1)量子ドットの金属埋め込み構造による光子取り出し効率のさらなる増大を目指して、埋め込み構造の形状最適化、金属半導体界面の絶縁膜の最適化を、FDTDシミュレーションとその実験的検証により進める,(2)金属埋め込み微小共振器構造における共振モードによるパーセル効果の検討を進める,(3)金属-半導体界面で発生する表面プラズモンポラリトン(SPP)について、その光吸収による損失を低減する観点、ならびにその局在化した光場による光学双極子遷移確率を増大させる観点の双方から検討を進める,(4)InAs/GaAs系量子ドットによる950nm帯、InAs/lnP系量子ドットによる1300nm帯と1550nm帯における単一光子発生効率と単一光子純度の向上、ならびに遷移確率の増大による発光寿命の短縮を検討する,(5)金属埋め込み微小光共振器を用いた量子もつれ光子対の同時発生に関する新たな試みを進める,等を目指して4月,5月と研究を進めていた。しかし6月により高度な量子もつれに関する基盤S研究「固体光源から発生する光子対の量子もつれに関する研究とその量子情報応用」の内定をいただき,そちらに研究をシフトさせることとした。その間2ヶ月と短期間であったために,大きな進展は無い。しかし量子ドットの金属埋め込み構造の新たな製作方法に取り組み,光子取り出し部分の半導体表面を平坦化する新たな作製方法を検討して,現在その見通しがたちつつある。これは光子取り出し効率を増大するためには重要な成果であり,今後基盤Sの研究推進の礎ともなる。

This study is aimed at: (1) improving the photon extraction efficiency, shape optimization, insulation film optimization, FDTD simulation,(2) improving the resonance efficiency, and (3) improving the optical properties of the metal embedded micro-resonator.(3) Surface polarization (SPP) due to metal-semiconductor interface formation reduces optical absorption loss, increases mobility of optical dipole due to partial polarization, and advances in optical field degradation due to partial polarization.(4)InAs/GaAs quantum interface formation at 950nm. In the 1300nm band to 1550nm band, single photon emission efficiency, single photon purity and mobility increase, and shortening of emission lifetime are discussed.(5) New experiments on simultaneous photon emission for metal embedded micro-optical resonators are proposed. "Solid state light source, photon emission and quantum information research" 2 months later, the progress of the project is not complete. A new method for fabricating quantum structures in metal is discussed, and a new method for planarizing semiconductor surfaces is discussed. The increase in photon extraction rate is an important achievement and a basis for further research on the substrate.