量子井戸のサブバンド間電子遷移に基づく新しい発光現象の探索

寻找基于量子阱中子带间电子跃迁的新发光现象

• 批准号: 05855008
• 负责人: 野田 進
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855008/
• 关键词: 量子井戸; サブバンド間遷移; サブバンド間発光; A1GaAs; GaAs; 光制御

半導体量子井戸には量子化された種々のエネルギー準位が存在する。これまで量子井戸からの発光は主として伝導帯から価電子帯への電子遷移、すなわちバンド間電子遷移に基づく発光が対象とされてきた。しかしながら一般に発光現象が2つのエネルギー準位間の電子遷移に伴って生じるものであることを考慮すると、同じ伝導帯内に存在する2つの量子準位間での電子遷移、すなわちサブバンド間遷移によっても発光が生じる可能性がある。このサブバンド間遷移に期待される特長は次の通りである。1)サブバンド間エネルギー差は井戸層幅、障壁高さによって種々の値に変化させることが容易であるため、同一の材料において近赤外から遠赤外まで広い波長域でのチューニングが容易に行える、2)サブバンド間電子遷移の振動子強度が極めて大きいため強い発光が得られる可能性がある、3)間接遷移材料でも同様の発光ができる、4)バンド間遷移と組み合わせると多波長の同時発光が可能である。本研究ではこのようなサブバンド間発光の可能性を探るための以下の基礎的検討を行った。1)まず材料系としてA1GaAs/GaAs系を取り上げ、発光の可能性を理論的に検討した。エネルギー差を考慮した発光寿命、L0ホノンによるキャリア寿命、発光の選択則、偏光等を考慮することにより、励起強度1Wに対して、数pW程度の発光が得られる見通しを得た。2)実際にA1GaAs/GaAs系の量子井戸をMBE法により作製した。このとき、井戸層幅等のパラメータとしては現有のHgCdTe検出器を用いるため、10.6mum近傍にセツトした。また井戸層は無添加とした。3)作製した量子井戸の量子準位を見積もると同時に、吸収特性(励起子の効果等)を見つもるため、励起ホトルミネッセンス測定を行った。これにより、量子準位の大体の位置および吸収の様子を把握することができた。4)続いて、量子準位間のエネルギー差を見積もるため、光励起サブバンド間光吸収実験を行った。励起光としてはTi-Sapphireレーザを用い、プローブ光としてはグローバランプを分光器を用いて単色化した光を用いた。これにより、確かにサブバンド間エネルギーは設計値の10.6mumにあることを確認した。以上を通じて、作製した試料が確かに10.6mumにおいて発光しうる試料であることが確認できた。今後、高感度の測定系を立ち上げることにより、実際に発光現象を観測していく予定である。

Semiconductor quantum wells are quantized and the quantum levels exist. The light emission from the quantum well is mainly due to the electron transfer from the electron channel to the electron channel, and the light emission from the electron channel to the electron channel. In general, there is a possibility that the phenomenon of light emission occurs due to electron transfer between two quantum levels, and that there is electron transfer between two quantum levels in the same conduction system. This is the first time I've ever seen a woman. 1) The difference between the layers and the height of the barrier is easy to change, and the same material is easy to move in the near red and far red wavelength regions. 2) The oscillator intensity of the electron transfer between the layers is extremely large. 3) The indirect migration material is easy to move in the same wavelength region. 4) Multiwavelength simultaneous emission is possible. This study is to explore the possibility of light emission in the space between the two objects and to discuss the following basic problems. 1) The material system of GaAs/GaAs is discussed theoretically on the possibility of light emission. The light emission life, L0 light emission life, light emission selection, polarization, etc. are considered in the light emission difference, and the excitation intensity is 1W. The light emission of several pW degrees is obtained. 2) In practice, quantum wells in AlGaAs/GaAs systems are fabricated by MBE. The current HgCdTe detector is used in the vicinity of 10.6mum. The well layer is not added. 3)The quantum level of the quantum well is measured simultaneously, and the absorption characteristics (excitation effect, etc.) are measured. The general position of the quantum level and the absorption factor are controlled. 4) In the middle of the process, the quantum level difference between the production and production of light absorption, light excitation, light absorption and production. The light source is Ti-Sapphire. The design value is 10.6mum. The above test sample is confirmed by 10.6mum. In the future, the measurement system of high sensitivity will be established, and the phenomenon of light emission will be determined.

项目成果

野田、室本、浅野、大矢、佐々木: "「量子井戸のバンド間およびサブバンド間遷移を利用した光-光変調」" 電子情報通信学会光スイッチングシステムデバイス時限研究専門委員会論文集. PSSD93-11. 24-29 (1993)

Noda、Muromoto、Asano、Oya、Sasaki：“‘使用量子阱带间和子带间跃迁的光-光调制’” IEICE 光开关系统器件定时研究委员会技术委员会 PSSD93-11. 24-29 (1993)。