フォトニックバンドギャップ環境による量子ドットの物性の解明

阐明光子带隙环境中量子点的物理性质

• 批准号: 18860038
• 负责人: 冨士田 誠之
• 金额: $ 1.78万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18860038/
• 关键词: フォトニック結晶; 量子ドット; 光物性; 電子物性

本研究は,発光現象の根本的な制御が可能なフォトニック結晶を用いることで,量子ドットの発光状態を制御し,その結果観察される発光現象を通して,量子ドットの遷移・緩和現象を明らかすることを目的としている.量子ドットは理想的には三次元的な電子の閉じこめ状態が形成されるため,個々には独立しており,量子ドット間の電子のやり取りは存在しないと考えられる.しかし,本研究で取り扱う自己形成量子ドットでは,濡れ層と呼ばれる各量子ドット間を空間的に連続的に接続する量子薄膜層が存在し,その濡れ層を介した量子ドット間の電子のやり取りが存在する可能性がある.量子ドット間の電子のやり取りがある場合,例えばある量子ドットの発光減衰寿命が速ければその量子ドットへ優先的に電子が遷移するはずである.ここで,量子ドットへ点欠陥を導入した場合には欠陥部分がナノ共振器として働き,欠陥のない部分と比較して発光減衰寿命が速くなると考えられる.さらにはナノ共振器に組み込まれた個々の量子ドットの発光減衰寿命は量子ドットの位置・エネルギーに応じて変化するはずであり,量子ドット間の電子のやり取りの有無で共振器全体としての発光効率が変化すると予想される.ランダムな分布をもつ量子ドットをナノ共振器に複数導入した状況の発光効率を解析したところ,量子ドット間の電子のやり取りがない場合には発光効率の統計分布は量子ドットの個数が増えるにつれ,約0.2へ集中していった.一方,電子のやり取りがある場合には発光減衰寿命が速い量子ドットへ電子が優先的に遷移する効果で0.8以上の発光効率が期待されることが判明した.環境温度を上昇させることで量子ドット間の電子のやりとりが増大し,結果,発光効率も増大すると予想されるが,130Kにおける発光強度が3Kにおける発光強度を上回るという,上記予想を支持する実験結果が得られた.

This study aims to investigate the fundamental control of luminescence phenomena, and to clarify the purpose of quantum transition and relaxation phenomena. The quantum dot is ideal, the three-dimensional electron is closed, the state is formed, the electron is independent, the quantum dot is in between the electron and exists. In this study, we consider that it is possible that quantum thin film layers formed by ourselves exist in the space between quantum dots, and electrons exist in the space between quantum dots. For example, the quantum electron's light-emitting decay lifetime is faster than that of the quantum electron's preferential migration. In this case, the quantum dot is introduced into the resonator, and the quantum dot is introduced into the resonator, and the quantum dot is introduced into the resonator. In addition, the light emission decay lifetime of each quantum dot included in a resonator varies depending on the position of the quantum dot, and it is expected that the light emission efficiency of the entire resonator will vary with the presence or absence of electrons between the quantum dots. The statistical distribution of the emission efficiency of the quantum dots increases with the number of quantum dots, about 0.2%. On the one hand, the electron emission efficiency is expected to exceed 0.8 when the electron emission decay lifetime is faster than the electron emission decay lifetime. As the ambient temperature rises, the electron emission between the quantum dots increases, and as a result, the emission efficiency increases. As a result, the emission intensity increases from 130K to 3K, and the emission intensity increases.

项目成果

Light-emission properties of quantum dots embedded in a photonic double-heterostructure nanocavity

嵌入光子双异质结构纳米腔中的量子点的发光特性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Applied Physics Letters 90
• 作者: W. Stumpf;M. Fujita;M. Yamaguchi;T. Asano and S. Noda
• 通讯作者: T. Asano and S. Noda

Dot-count effect on emission efficiency of randomized quantum dots in photonic nanocavity system

光子纳米腔系统中随机量子点发射效率的点计数效应

• 发表时间: 2007
• 作者: M.Fujita;W.Stumpf;M.Yamaguchi;T.Asano;S.Noda
• 通讯作者: S.Noda

Dot-number effect on emission efficiency from randomized quantum dots in photonic nanocavity

光子纳米腔中随机量子点的点数对发射效率的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: M. Fujita;W. Stumpf;M. Yamaguchi;T. Asano;S. Noda
• 通讯作者: S. Noda

フォトニックバンドギャップを利用した究極の発光制御技術

利用光子带隙的终极发光控制技术

• 发表时间: 2006
• 期刊: レーザー研究 34・11
• 作者: 冨士田誠之;野田進
• 通讯作者: 野田進

フォトニックバンドギャップを利用した発光制御技術 論文賞(解説部門)受賞記念講演

利用光子带隙的光发射控制技术论文奖（评论类）纪念演讲

• 发表时间: 2008
• 作者: 冨士田誠之;高橋重樹;田中良典;浅野卓;野田進
• 通讯作者: 野田進