半導体量子ドットを用いたフォトリフラクティブ素子の研究

利用半导体量子点的光折变器件研究

• 批准号: 01J05296
• 负责人: 岩本 敏
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J05296/
• 关键词: フォトリフラクティブ効果; 半導体量子ドット; 半導体量子井戸; フォトニック結晶

本研究は半導体量子ドットを利用することで、高機能フォトリフラクティブ素子の実現を目指すものである。量子ドットでは強い空間閉じ込め効果の結果、大きな電気光学効果・フォトリフラクティブ効果が期待できる。しかしながら、サイズおよび密度が小さいため、量子井戸材料と比べると、光との相互作用長が短く、全体としての効果増強が難しい。デバイスサイズ(厚み、長さなど)を大きくする方法は考えられるが、印加電圧を大きくする必要があるなど良策ではない。本研究では、この問題を解消するため、フォトニック結晶の導入を検討した。フォトニック結晶は波長オーダーの屈折率周期構造をもつ人工材料であり、光に対するバンド構造、バンドギャップが存在する。このフォトニックバンドの端では群速度が0に近づき、実効的な相互作用長を格段に長くすることができる。素子設計には、量子ドットが埋め込まれフォトニック結晶の解析手法が不可欠である。本研究では、有限差分時間領域法を基本とし、吸収やゲイン、共鳴遷移の均一および不均一広がりやドットの空間分布など量子ドット系特有の効果をすべて取り込むことのできる解析法をはじめて確立した。また、素子の基本となる量子ドットの埋め込まれたフォトニック結晶の作製技術も確立した。量子ドットの発光がフォトニック結晶中の点欠陥共振波長(数値計算から予測)で増強されることから、作成した構造がフォトニック結晶として機能していることを確認した。

This study is aimed at the realization of semiconductor quantum devices with high performance. The quantum physics theory is based on the results of the spatial closure, the electric optics theory, and the expectation of the quantum physics theory. The density of quantum wells is smaller than that of materials, the interaction of light is shorter, and the overall effect is stronger. For example, if you want to increase the thickness of the film, you can increase the thickness of the film. In this study, the problem of crystal introduction was discussed. The periodic structure of the refractive index of the crystal wavelength is different from that of the artificial material, and the structure of the light is different from that of the crystal wavelength. The group velocity at the end of the interaction is 0. The interaction length is 0. The interaction length is 0. Element design, quantum design, crystal analysis methods are indispensable. In this study, the finite difference time domain method is used to establish the fundamental, absorption and resonance transfer of uniform and non-uniform spatial distribution of quantum particles. The basic and quantum technology of crystal formation has been established. Quantum light emission in crystal point resonance wavelength (numerical value calculation) increase in intensity, structure and function of crystal

项目成果

岩本敏, 荒川泰彦: "半導体量子ドットを有するフォトニック結晶-FDTD解析-"第63回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 923 (2002)

Satoshi Iwamoto、Yasuhiko Arakawa：“带有半导体量子点的光子晶体 - FDTD 分析”第 63 届应用物理学会会议记录 923 (2002)。

館林潤, 岩本敏, 加古敏, 石田悟己, 荒川泰彦: "1.3μm帯InAs量子ドットを有する2次元フォトニック結晶スラブにおける複数欠陥モードの観測"第63回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集. 920 (2002)

Jun Tatebayashi、Satoshi Iwamoto、Satoshi Kako、Satomi Ishida、Yasuhiko Arakawa：“用 1.3 μm 波段 InAs 量子点观察二维光子晶体板中的多种缺陷模式”第 63 届应用物理联席会议论文集 .920（2002 年） ）

J.Tatebayashi, S.Iwamoto, S.Kako, S.Ishida, Y.Arakawa: "Optical Characteristics of Two-Dimensional Photonic Csystal Slab Nanocavities with Self-Assembled InAs Quantum Dots Emitting at Over 1.3"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.42, no.4 B(印刷中). (2003)

J.Tatebayashi、S.Iwamoto、S.Kako、S.Ishida、Y.Arakawa：“自组装 InAs 量子点发射超过 1.3”的二维光子晶体板纳米腔的光学特性 J. Appl。 .. 第 42 卷，第 4 期 B（印刷中）（2003 年）。

岩本敏, 志村勉, 黒田和男: "半導体フォトリフラクティブ量子井戸素子とその応用"レーザー研究. 30巻4号. 159-165 (2002)

Satoshi Iwamoto、Tsutomu Shimura、Kazuo Kuroda：“半导体光折变量子阱器件及其应用”激光研究，第 30 卷，第 4 期。159-165 (2002)