微小開口プローブを用いた励起子コヒーレンスの空間分解観測と制御

使用微孔径探针对激子相干性进行空间分辨观察和控制

• 批准号: 07234214
• 负责人: 斎木 敏治
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Kanagawa Academy of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07234214/
• 关键词: 励起子コヒーレンス; 半導体量子構造; フォトン走査トンネル顕微鏡; ファイバ・プローブ; 金属光導波路; p-n接合

フォトン走査トンネル顕微鏡を用いることにより,励起子コヒーレンスに起因した大きな非線形応答を高分解能で観測・制御することを考える.このとき,プローブの励起・検出感度が最も深刻な問題となるため,最適プローブの設計・作製が必要となる.先鋭化ファイバ・プローブに金属微小開口を作製する場合,先端までの光の伝達効率はプローブの形状に大きく依存する.先端角および導波部分の長さの異なるプローブに対して,それらの伝達効率の開口径依存性を測定した結果,金属クラッド導波路のカットオフ領域が光量の大きな減衰をもたらしていることが明らかとなった.次にこの結果をもとにプローブ形状の最適化をおこなった.光ロスの小さい領域を十分長くとり,カットオフ径以後は極力短くなるように工夫をおこなった.このような形状のプローブについて伝達効率を評価した結果,従来の先端角の小さなプローブに比べ,効率が1桁以上向上していることがわかった.このプローブを用いた半導体素子の空間分解分光のデモンストレーションとして,棟方向p-n接合における遷移領域の位置,幅,発光特性の評価をおこなった.特に接合領域内において局所的な発光強度の変化が検出された.局所励起と局所検出を同時におこなうことにより,300nm程度の分解能が得られた.この大きさはキャリアの拡散距離よりも十分短いものとなっており,本実験で開発したプローブが分解能,感度の点で優れていることを示している.この他に電流注入による発光測定,局所励起による光電流測定を高分解能でおこなっており,試料の内部構造など新たな知見が得られた.今後は,この最適化プローブにより,低温における半導体量子井戸,ドットの発光寿命,非線形感受率を測定する予定である。

The cause of excitation is large, non-linear, high resolution, high energy detection and control. The most profound problem, the most suitable design, the most necessary design, the most sensitive design. First sharpen the edge of the metal micro-opening to make the case, the leading edge of the light transmission rate is dependent on the shape of the metal. As a result of the measurement of the aperture dependence of the transmission efficiency of the waveguide, the amount of light in the waveguide area of the metal is greatly reduced. The result of this is that the shape of the product is optimized. The light is small and the field is very long. The results of the evaluation of the effectiveness of the shape and shape of the tip angle are as follows: the effectiveness of the tip angle is higher than that of the tip angle. Evaluation of the position, amplitude and luminescence characteristics of the migration domain in the p-n junction direction of the semiconductor element in the spatial decomposition spectroscopy of the semiconductor element. The change of emission intensity in the special joint area is detected. At the same time, the decomposition energy at the level of 300nm can be obtained. This is a very short distance from the center of the spectrum. This is the first time that we have developed a decomposition energy, a sensitivity point, and a dispersion distance. The new structure of the sample was discovered by the high resolution energy of the photocurrent measurement. In the future, the optimization of semiconductor quantum wells at low temperatures, the determination of emission lifetime and nonlinear susceptibility will be discussed.

项目成果

Toshiharu Saiki: "Spatially resolved photoluminescence spectroscopy of lateral p-n junctions prepared by Si-doped GaAs using a photon scanning tunneling microscope" Applied Physics Letters. 67. 2191-2193 (1995)

Toshiharu Saiki：“使用光子扫描隧道显微镜对硅掺杂 GaAs 制备的横向 p-n 结进行空间分辨光致发光光谱”《应用物理快报》。