電子と正孔を空間分離した量子ドットによる量子もつれ合い光子対発生の研究

利用电子和空穴空间分离的量子点生成量子纠缠光子对的研究

• 批准号: 06J04122
• 负责人: 定 昌史
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J04122/
• 关键词: 国際研究者交流; オランダ; Type-II; 量子ドット; 単一光子源; 励起子; 等電子中心; 量子リング; II-VI族化合物半導体; 単一光子光源; 励起子-格子相互作用; 不純物

今年度は半導体単一光子源の作製・測定において世界トップレベルの技術を有するデルフト工科大学と研究交流を行い,試料加工技術および蛍光測定技術の向上を図った。試料加工について単純な低温エッチングでは表面状態の改善はみられなかったものの,(NH_4)_2S_nを用いた処理によりIII-V族の表面特性が大きく改善されることを見いだした。つぎに,量子ドットよりも波長再現性に優れる等電子中心を発光センタとして用いることに注目した。ZnSe中のTeは従来よく知られる等電子中心であるがその物性は混晶としての理解に留まっていた。我々は極微量Te単一層構造を採用することにより,励起子-格子相互作用が本質的な働きを示すことを明らかにした。III-V族でのType-IIシステムとしてGaAsSb/GaAs量子構造を作製し光学特性を評価した。その際,Schrodinger方程式とPoisson方程式に加えキャリアのレート方程式を組み合わせた解析手法を確立した。その結果,蛍光エネルギーの励起強度依存性を定量的に評価することが可能となり,従来の定性的解釈が不十分な理解に留まっていたことを明らかにした。また,局在励起子状態に着目することにより,GaAsSb量子井戸において単一準位からの発光を観測することに成功した。励起子分裂をもたらす交換相互作用そのものについて再度理論検討を行った。その結果,量子構造の幾何形状をドットからリングヘと変化させることで分裂幅が最大1桁程度小さくなる可能性を指摘した。これに対応して,単一InAs/GaAs量子リング構造の分光測定を行い,実験系の分解能以下の非常に小さい分裂幅〜2μeVを観測した。この値は励起子寿命から決まる自然幅と同程度の大きさであり,もつれ合い光子対発生の可能性が十分に期待できる。

This year's semiconductor single photon source manufacturing and measurement technology has been developed in the world, including research and exchange in engineering universities, sample processing technology and optical measurement technology. The surface properties of III-V group were greatly improved by the treatment of (NH_4)_2S_n in the sample processing. The wavelength reproducibility of quantum dots is excellent, and the isoelectron center is excellent. Te in ZnSe is known as the isoelectronic center. We have a one-layer structure for the particle size Te, and the excitation lattice interaction is essential. III-V Type-II Structure and Optical Properties of GaAs/GaAs Quantum Structures The Schrodinger equation and the Poisson equation are combined to form an analytical solution. As a result, the excitation intensity dependence of the light source is quantitatively evaluated, and the qualitative solution is not fully understood GaAsSb quantum wells are located in the center of the excitation state. A theoretical re-examination of excitation splitting and exchange interactions is conducted. As a result, the geometric shape of quantum structure is changed from one to another. In contrast, spectroscopy measurements of a single InAs/GaAs quantum lattice structure were carried out, and the very small splitting amplitude of ~ 2μeV below the decomposition energy of the actual system was measured. This value is expected to increase the probability of photon pair generation in combination with the natural amplitude of excitation lifetime.

项目成果

ZnSe中の極微量Te等電子中心を用いた半導体単一光子光源に向けての検討

ZnSe超痕量Te电子中心半导体单光子光源研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: 信学術報 106巻215号
• 作者: 定昌司;遠藤礼暁;熊野英和;末宗幾夫
• 通讯作者: 末宗幾夫

Exciton-phonon interactions observed in blue emission band in Te-delta-doped ZnSe

Te-δ 掺杂 ZnSe 蓝色发射带中观察到的激子-声子相互作用

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Applied Physics 104
• 作者: 定昌史;林雄二郎;熊野英和;末宗幾夫
• 通讯作者: 末宗幾夫

Observation of Exciton-phono Interaction at Te Isoelectronic Centers in ZnSe

ZnSe 中 Te 等电子中心激子-声子相互作用的观察

• 发表时间: 2007
• 作者: 定昌史;林雄二郎、熊野英和;末宗幾夫
• 通讯作者: 末宗幾夫

"Luminescence Study on Evolution from Te Isoelectronic Centers to Type-II ZnTe Quantum Dots Grown by Metalorganic Molecular-beam Epitaxy"

“从Te等电子中心到金属有机分子束外延生长的II型ZnTe量子点演化的发光研究”

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Cryst. Growth 301-302
• 作者: M. Jo;M. Endo;H. Kumano;and I. Suemune
• 通讯作者: and I. Suemune