結合多重量子井戸構造による多波光制御に関する研究

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本研究は井戸幅の異なる複数の量子井戸を重ねた非対称結合量子井戸構造ではそれぞれの量子井戸が異なる特性波長を有することを利用すると1つのデバイスで複数の波長に対応することができることを実証することを目的としている。1.井戸幅の異なる多数の量子井戸を薄い障壁層を挟んで重ねたGaAs/AlGaAs非対称結合三重量子井戸構造を作製し、その光応答特性(透過光ならびに反射光)を液体窒素温度で評価し、複数の波長の入射光に対して異なる非線形性を示すことを明らかにした。2.透過光は主として試料の吸収率を、反射光は主として試料の屈折率を表すが、ともに特性周波数領域で大きな非線形性を示し、三つの量子準位の共鳴による準位反交差現象を反映するものであった。3.フェムト秒パルス光を用いてポンプ・プローブ法による応答特性を調べた結果、プローブ光の透過光強度にはポンプ光による強い吸収率の変化が現れた。吸収率はブリーチングによるものであった。その変化には三重量子井戸間を電子がトンネル効果によって遷移する時間を反映し、2-3ピコ秒であった。パルス光応答特性にの内、立ち下がり時間はキャリアの寿命によって左右され500ピコ秒以上と長かった。4.立ち下がり時間の短縮のため、試料の表面側をp型とするp-i構造を試作しこの特性を評価したところ立ち下がり時間として50-60ピコ秒が得られた。