量子ドットにおけるフォノン放出過程の加速に関する理論的研究

量子点声子发射过程加速的理论研究

• 批准号: 10875074
• 负责人: 森 伸也
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10875074/
• 关键词: 電子フォノン相互作用; 半導体へテロ構造; トンネル現象; 光学フォノン; 音響フォノン; モンテカルロ・シミュレーション; ホットフォノン効果; 共鳴トンネル; 量子ドット; クーロン相互作用; 厳密対角化法

本年度は,高エネルギー状態を近似的に計算するプログラムを開発し,光学フォノンを介したエネルギー緩和過程に対する電子間の相互作用の影響を考察する予定であったが,プログラム開発過程において,技術的な困難が生じたため,非対称多重量子構造において,電子がフォノン散乱により隣合う井戸間をトンネルする過程において,電子が光学フォノンを放出してエネルギーを失う際に光学フォノンが熱平衡状態からずれた分布をとることがフォノン放出過程に及ぼす影響,いわゆる,ホットフォノンの影響について特に詳しく調べた.具体的に行ったことは,GaAs/AlGaAs非対称量子井戸における光励起された電子の緩和過程のモンテカルロ・シミュレーションである.モンテカルロ・シミュレーションでは,簡単のため,パルスレーザーによって励起された電子の運動のみを,フェルミの黄金律を用いて計算した散乱確率を用いて半古典的に計算した.とり入れた散乱過程は,不純物散乱,極性光学フォノン散乱,音響フォノン散乱(変形ポテンシャル相互作用)のみであり,縮退の効果は無視した.ホットフォノンの影響を考慮にいれないモンテカルロ・シミュレーションの結果,(1)2重量子井戸構造における減衰時間の方が3重量子井戸構造の減衰時間より長い,(2)不純物をドープした方が平均的には減衰時間が短くなる,(3)逆バイアスの増加とともに減衰時間が短くなる,などの定性的な傾向は我々が行った測定結果と比較的良い一致を示した.しかし,定量的には,(1)3重量子井戸構造における減衰時間の計算時間が測定結果より1オーダー程度速い,(2)共鳴状態における減衰時間のディップが計算結果では実験結果より深い,などの点で測定結果と計算結果とは一致しなかった.そこでホットフォノンの影響も考慮したモンテカルロ・シミュレーションを行った.ホットフォノンの効果を取り入れたシミュレーションをおこなうためには,光学モードのフォノンが音響モードのフォノンへと減衰していく時間τ_<LO>と,散乱に関与する光学フォノンのモード数と電子数と比ηの値が必要である.本研究ではτ_<LO>=7ps,η=2程度を中心に種々のパラメータのもとでホットフォノンの効果を取り入れたモンテカルロ・シミュレーションを行った.その結果,ホットフォノンの効果により減衰時間が長くなることが確かめられたが,測定結果との不一致を改善する程ではないことが分かった.

This year, we will investigate the influence of electron interaction on the development of high energy state approximation, optical emission reduction process, technical difficulty generation, asymmetric multiple quantum structure, electron emission reduction process, etc. The electron emission process and the influence of the electron emission process on the thermal equilibrium of the electron emission process are discussed in detail. Specifically, the relaxation process of electrons generated by photoexcitation in GaAs/AlGaAs asymmetric quantum wells is a key issue. The golden rule for calculating the scattering rate is semi-classical. The process of impurity scattering, polar optical scattering, acoustic scattering (shape scattering interaction), shrinkage effect ignoring. The results show that: (1) the decay time of heavy sub-structure is longer than that of heavy sub-structure;(2) the average decay time of impurities is shorter than that of heavy sub-structure;(3) the decay time of reverse sub-structure is shorter than that of heavy sub-structure. The qualitative tendency of the test results is consistent with that of the comparison. (1) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(2) Calculation results of attenuation time of resonance state;(3) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(4) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(5) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(6) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(7) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(8) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(9) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(8) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(9) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(8) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(9) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(8) Calculation results of resonance state;(9) Calculation results of attenuation time of 3-weight sub-well structure;(8) Calculation results of attenuation time The impact of the new system on the environment is considered. In order to incorporate the benefits of the optical monitor into the optical monitor, it takes a long time to reduce the attenuation of the optical monitor. Therefore, the ratio η between the number of optical monitors and the number of electrons in the optical monitor related to scattering is necessary.<LO>In this study, τ_= 7 ps, η = 2 degrees, the center of the species, the center of the species, the center, the center of the species, the center of the species, the center, the center of the center, the<LO>The results show that the attenuation time is long and the measurement results are inconsistent.

项目成果

T.Ezaki,M.Mori,and C.Hamaguchi: "Electron-LA phonon interaction in a quantum dot" VLSI Design. 8. 225-230 (1998)

T.Ezaki、M.Mori 和 C.Hamaguchi：“量子点中的电子-LA 声子相互作用”VLSI 设计。

T.Ezaki,Y.Sugimoto,N.Mori and C.Hamaguchi: "Electronic States in quantum dots: Effects of symmetry of the confining potential"1997 IEEE International Symposium on Compound Semiconductors. 157. 543-546 (1998)

T.Ezaki、Y.Sugimoto、N.Mori 和 C.Hamaguchi：“量子点中的电子态：限制势的对称性效应”1997 年 IEEE 国际化合物半导体研讨会。

L. Eaves, H. M. Murphy, A. Nogaret S. T. Stoddart, P. C. Main, M. Henini, N. Mori, and C. Hamaguchi: "Magnetic field quenching of miniband conduction in quasi-one-dimensional superlattices"Physica B. 272. 190-193 (1999)

L. Eaves、H. M. Murphy、A. Nogaret S. T. Stoddart、P. C. Main、M. Henini、N. Mori 和 C. Hamaguchi：“准一维超晶格中微带传导的磁场淬灭”Physica B. 272. 190

U.Ueno,K.Moriyasu,Y.Wada,S.Osako,H.Kubo,N.Mori 他: "Conductance through zigzag quantum dots arrays"Microelectronic and Engineering. 47. 127-129 (1999)

U. Ueno、K. Moriyasu、Y. Wada、S. Osako、H. Kubo、N. Mori 等人：“锯齿形量子点阵列的电导”微电子与工程 47. 127-129 (1999)。

H.M.Murphy, A.Nogaret, S.T.Stoddart, L.Eaves, P.C.Main, M.Henini, D.K.Maude, N.Mori, and C.Hamaguchi: "A study of miniband conduction in wannier-stark superlattices at high magnetic fields" Physica B. 256-258. 544-547 (1998)

H.M.Murphy、A.Nogaret、S.T.Stoddart、L.Eaves、P.C.Main、M.Henini、D.K.Maude、N.Mori 和 C.Hamaguchi：“高磁场下 wannier-stark 超晶格中微带传导的研究” Physica