単一量子構造中の励起子コヒーレンスの観測と非線形応答の制御

单量子结构中激子相干性的观察和非线性响应的控制

• 批准号: 09210213
• 负责人: 斎木 敏治
• 金额: $ 0.9万
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09210213/
• 关键词: 近接場光学顕微鏡; 半導体量子ドット; フォトルミネッセンス; 励起子; 励起子分子; 非線形応答

単一量子ドットの発光スペクトル測定をおこない,そのスペクトル構造からドット中のエネルギー準位,励起子の緩和,励起子間の相互作用の強さなどについて議論した.単一ドット観察にあたり,高分解能かつ高感度な空間分解分光法として,近接場光学顕微鏡を使用した.特に,高い量子効率と励起子の真性的なふるまいを観測するため,ヘリウム温度で動作する装置を設計,試作した.試料としては,MBE成長によるInGaAs量子ドットを用いた.微弱な発光を高効率で検出するため,特に顕微鏡の針構造を工夫するこにより,非常に大きな開口数に相当する集光を実現した.この針構造の最適化は同時に,160nm(λ/6)という高い空間分解能の達成にも大きく寄与したと考えられる.発光スペクトルの励起光強度に対する依存性を詳細に調べたところ,非常に基本的なドット中のエネルギー構造に対する知見が得られた.まず最低準位からの発光強度の飽和とともに見られ始める励起準位からの発光である.ピーク間のエネルギー差から,閉じこめエネルギーの評価が可能となった.また,最低準位発光のすぐ低エネルギー側に,励起強度に対して2乗則で増大する発光ラインが観測された.そのふるまいから,この発光は励起子分子からのものであると考えられ,そのエネルギーから励起子間相互作用の大きさを議論した.このような励起強度に対する依存性の違いを手がかりに,2次元発光イメージのおのおののスポットの発光起源の同定にも成功した.単一ドットの非線形応答観測に関しても予備的な測定をおこなった.特に,強い電場を発生させる必要があるため,針として金属の電場増強効果をねらえる構造を開発した.また微弱信号を検出するため,測定システム全体のS/Nの向上をはかり,予想される信号強度を検出するに十分な値を達成した.

単 a quantum ド ッ ト の 発 light ス ペ ク ト ル determination を お こ な い, そ の ス ペ ク ト ル tectonic か ら ド ッ ト in の エ ネ ル ギ ー quasi, excitation screwdriver の detente, の interaction between excitation screwdriver の strong さ な ど に つ い て comment し た. 単 a ド ッ ト 観 examine に あ た り, high decomposition can か つ Gao Gan degrees な space decomposition spectrometry と し て, nearly by optical 顕 micromirror を use し た. に, high quantum unseen い rate と excitation screwdriver の genuine な ふ る ま い を 観 measuring す る た め, ヘ リ ウ ム temperature で action す を る device design, attempt し た. Sample と て て,MBE growth によるInGaAs quantum ドットを use と た. Light faint な 発 を high working rate で 検 out す る た め, trevor に 顕 micromirror の needle structure を time す る こ に よ り, very big に き な openings for に quite す る concentrated を be presently し た. こ の の needle structure optimization は に at the same time, the 160 - nm (lambda / 6) と い う high い space decomposition can reach に の も big き く send し た と exam え ら れ る. 発 light ス ペ ク ト ル の wound up light intensity に す seaborne る dependency を detailed に adjustable べ た と こ ろ, very に basic な ド ッ ト in の エ ネ ル ギ ー tectonic に す seaborne る knowledge が have ら れ た. ま ず lowest quasi か ら の 発 light intensity の saturated と と も に see ら れ beginning め る wound up must a か ら の 発 light で あ る. ピ ー ク between の エ ネ ル ギ ー poor か ら, closed じ こ め エ ネ ル ギ ー の review 価 が may と な っ た. ま た, the lowest quasi 発 light の す ぐ low エ ネ ル ギ ー に, wound up strength に し seaborne て 2 乗 で raised large す る 発 light ラ イ ン が 観 measuring さ れ た. そ の ふ る ま い か ら, こ の 発 は light excitation screwdriver molecular か ら の も の で あ る と exam え ら れ, そ の エ ネ ル ギ ー か ら interaction between excitation screwdriver の big き さ を Theory し た. こ の よ う な wound up strength に す seaborne る dependency の violations い を hand が か り に, 2 dimensional 発 light イ メ ー ジ の お の お の の ス ポ ッ ト の 発 light origin の be に も successful し た. A ド 単 ッ ト の nonlinear 応 answer 観 に measurement masato し て も reserve な determination を お こ な っ た. に, strong electric field を い 発 raw さ せ る necessary が あ る た め, needle と し て metal の raised strong electric field working fruit を ね ら え る tectonic を open 発 し た. ま た weak signal を 検 out す る た め, determination of シ ス テ ム all の S/N の upward を は か り, to want to さ れ る signal strength を 検 out す る に very な numerical を reached し た.

项目成果

Toshiharu Saiki: "Low temperature near-field photoluminescence spectroscopy of InGaAs single quantum dots" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.37 No.3B. (1998)

Toshiharu Saiki：“InGaAs单量子点的低温近场光致发光光谱”日本应用物理学杂志。

Toshiharu Saiki: "Near-field optical study of semiconductor photonic devices" Material Science and Engineering B. Vol.48. 162-168 (1997)

Toshiharu Saiki：“半导体光子器件的近场光学研究”材料科学与工程 B. Vol.48。