化合物半導体におけるアンダ-ソン局在と巨大非線形光学効果

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励起子のボ-ア半径a_Bは電子と正孔間の距離の目安となる。微視的なサイズa_Bよりは大きいが、巨視的な光の波長λよりは小さい半径Rの半導体超微結晶に閉じ込められた最低エネルギ-準位の励起子は、遷移の双極子のメゾスコピックな増大を伴う。その結果として、第一にCuCl微結晶中の励起子は超反射によって速い緩和が期待でき、実験によってもその絶対値とR依存性が理論とよい一致をもって確認されている。メゾスコピックな双極子の第二の効果は、この系の最低準位の励起子付近の光に対してx^<(3)>(ω;-ω,ω,-ω)がメゾスコピックな増大を伴うことである。そこでは、一つの微結晶中にできた2つの励起子間に働く相互作用ω_<int>、超放射にある寿命2γと位相緩和γ′が励起子を調和振動子からずらせてx^<(3)>を有限にし、かつメゾスコピックな双極子モ-メントを有効に生かしている。以上は、励起子が微結晶中に局住した系であるが、2次元・3次元結晶における励起子の遷移の双極子モ-メントはそのコヒ-レント長によって決まる。そこでは、励起子または励起子ポラリトンの不純物散乱がx^<(3)>を有限にし、大きい双極子モ-メントを有効に生かしている。他方、励起子のコヒ-レント長は、不純物濃度が低い方が長い。従って最大のx^<(3)>を得るには、最適の不純物濃度が必要である。そこで、他の4光波混合に比べて、位相共役波の発生は、励起子ポラリトンのアンダ-ソン局在によって増大することが示せた。