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 に に quantized された kinds of 々 <s:1> エネ が ギ ギ ギ <s:1> potential が exists する. こ れ ま で quantum well opens か ら の 発 light は main と し て 伝 guide 帯 か ら 価 electronic 帯 へ の electron mobility, す な わ ち バ ン ド electron transfer between に base づ く 発 light が like と seaborne さ れ て き た. し か し な が ら general に 発 light phenomenon が 2 つ の エ ネ ル ギ ー の electron mobility between quasi a に with っ て raw じ る も の で あ る こ と を consider す る と, with じ 伝 guide 帯 に exist within す る 2 つ の quasi quantum bit between で の electron mobility, す な わ ち サ ブ バ ン ド migration between に よ っ て も 発 light が raw じ る possibility が あ る. Transfer between に サブバ サブバ ド ド に expectation される specialty <e:1> secondary <s:1> master サブバ である である. Between 1) サ ブ バ ン ド エ ネ ル ギ ー poor は opens well layer amplitude, high barrier さ に よ っ て kind 々 の numerical に variations change さ せ る こ と が easy で あ る た め, same の materials に お い て nearly bare outside か ら far outside the red ま で hiroo い wavelength domain で の チ ュ ー ニ ン グ が line easily に え る, 2) サ ブ バ ン ド electron transfer between の oscillator strength が extremely め て big き い た め strong い 発 light が have ら れ る possibility が あ る, 3) migration of indirect materials で も with others の 発 light が で き る, 4) バ ン ド migration between と group み close わ せ る と multiwavelength の 発 が light at the same time may で あ る. This study explores the possibility of light emission between で, で, <s:1>, ようなサブバ, ようなサブバ, ド を and the basis of るため. 1) From the まず materials department と て てA1GaAs/GaAs department を, take the に検 of the げ and <s:1> possibility of luminance を theory on まず to discuss た. Poor エ ネ ル ギ ー を consider し た 発 life, light L0 ホ ノ ン に よ る キ ャ リ ア life, light 発 の sentaku, polarization を consider す る こ と に よ り, excitation intensity of 1 w に し seaborne て, number of pW の 発 が too light ら れ る see tong し を た. 2) In reality, にA1GaAs/GaAs system によ quantum edo をMBE method によ formulation た. こ の と き opens the well layer such as picture の パ ラ メ ー タ と し て は existing の HgCdTe 検 extractor を with い る た め, mum nearly 10.6 alongside に セ ツ ト し た. Youdaoplaceholder0 well layer また no added と た た. 3) cropping し た quantum well opens の quasi quantum bit を see product も る と に at the same time, suck the character 収 (excitation screwdriver の unseen fruit, etc.) see を つ も る た め, excitation ホ ト ル ミ ネ ッ セ ン ス line measurement を っ た. <s:1> れによ, quantum quinolevel <s:1> gross <s:1> position および adsorbed <s:1> samons を grasp する とがで とがで た た. 4) 続 い て, quasi quantum bit の エ ネ ル ギ ー poor を see product も る た め, light excitation サ ブ バ ン ド between light absorption 収 be 験 を line っ た. Wound up light と し て は Ti - Sapphire レ ー ザ を い, プ ロ ー ブ light と し て は グ ロ ー バ ラ ン プ を optical splitter を with い て 単 color change し た light を with い た. <s:1> れによ れによ, confirm that にサブバ にサブバ ド ド ド the エネ ギ ギ ギ にサブバ にサブバ にサブバ ド design values <s:1> 10.6mumにある にある とを とを confirm that た た. The above を じ て, cropping し た sample が か indeed に 10.6 mum に お い て 発 light し う る sample で あ る こ と が confirm で き た. In the future, determination of degree of Gao Gan の を made ち fasten げ る こ と に よ り, be interstate に 発 light phenomenon を 観 し measurement て い く designated で あ る.

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)。