希薄磁性半導体量子細線におけるスピン交換相互作用を利用した光機能制御の研究

稀磁半导体量子线中自旋交换相互作用的光功能控制研究

• 批准号: 07J00104
• 负责人: 原田 幸弘
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J00104/
• 关键词: 希薄磁性半導体; 量子細線; 磁気光学効果

CdTe/Cd_<0.75>Mn_<0.25>Te分数層超格子試料構造の形状とMn組成分布を反映した希薄磁性半導体量子細線の理論解析モデルを用いて、多バンド有効質量近似を用いた数値解析により価電子帯バンドミキシング効果と光学特性の磁場依存性を定量的に検証した。Mn組成の成長面内での空間分布がZeemanシフトと直線偏光度の磁場の印加方向異方性に及ぼす影響を明らかにすることで、バリア層に希薄磁性半導体を有する量子細線構造における磁気光学特性の特徴を抽出することができた。さらに、価電子帯バンドミキシングに起因する正孔スピンの磁場方向への再配列によって、CdTe/Cd_<0.75>Mn_<0.25>Te分数層超格子における磁気光学効果の磁場の印加方向異方性を高磁場領域(>3T)で定量的に説明できることが明らかになった。また、近接場光学顕微鏡を用いた分光測定を行い、単一のCdTe/Cd_<0.75>Mn_<0.25>Te量子細線における1次元起子とMnスピン間の相互作用の直接観測を行った。本研究により、単一のCdTe/Cd_<0.75>Mn_<0.25>Te量子細線からの発光線が7meV程度の半値幅を示し、また、発光強度の空間分布が測定温度の変化(5-11K)に敏感に依存することが明らかになった。この発光線幅の広がりは励起子磁気ポーラロン内のMnスピンの磁化の揺らぎに起因すると考えられるため、揺動散逸定理を適用した数値解析を行い、Mnスピンの磁化の揺らぎによって発光線幅が増大することを明らかにした。また、正孔スピンの磁場方向への再配列がMnスピンの磁化の揺らぎと発光線幅の磁場依存性に与える影響を予測した。以上の結果より、希薄磁性半導体量子細線における正孔スピンおよび光学特性の制御性について実験と理論の両アプローチから新たな知見を得ることができた。

CdTe/Cd_ < 0.75 > Mn_ < 0.25 > Te fraction layer superlattice sample structure of の shape と Mn distribution を reflect し た theory and thin magnetic semiconductor quantum thread の モ デ ル を with い て, multiple バ ン ド have sharper quality approximate を use い た the numerical analytical に よ り 価 electronic 帯 バ ン ド ミ キ シ ン グ unseen fruit と optical properties の magnetic field dependence Youdaoplaceholder0 quantitative に検 certifies た. Of Mn の growth in-plane で の spatial distribution が Zeeman シ フ ト と linear polarization degree of different part に の Inca の magnetic field direction and ぼ す influence を Ming ら か に す る こ と で, バ リ に ア layer thin magnetic semiconductor を was す る structure by quantum string に お け る magnetic 気 optical properties の, 徴 を spare す る こ と が で き た. さ ら に, 価 electronic 帯 バ ン ド ミ キ シ ン グ に cause す る is hole ス ピ ン の magnetic field direction へ の with column に よ っ て, CdTe/Cd_ < 0.75 > Mn_ score < 0.25 > Te layer superlattice に お け る magnetic 気 optical unseen fruit の Inca の magnetic field direction different part を high magnetic field (> 3 t) で quantitative に illustrates で き る こ と が Ming ら か Youdaoplaceholder0. ま た, near field optical 顕 micromirror を with い た spectral photometry を line い, 単 a の CdTe/Cd_ < 0.75 > Mn_ < 0.25 > Te quantum thread に お け る 1 yuan screwdriver と Mn ス ピ の interaction between ン の 観 directly measuring line を っ た. This study に よ り, 単 の CdTe/Cd_ < 0.75 > Mn_ < 0.25 > Te quantum thread か ら の 発 light が numerical picture of the degree of mev の 7:30 を し, ま た, 発 light intensity spatial distribution が の measurement temperature の variations change (5-11 k) に sensitive に dependent す る こ と が Ming ら か に な っ た. こ の 発 light painting の hiroo が り は excitation magnetic screwdriver 気 ポ ー ラ ロ ン の in Mn ス ピ ン の magnetization の 揺 ら ぎ に cause す る と exam え ら れ る た め, 揺 を dissipation theorem applies し た the numerical analytical line を い, Mn ス ピ ン の magnetization の 揺 ら ぎ に よ っ て 発 light が raised big picture す る こ と を Ming ら か に し た. ま た, positive hole ス ピ ン の magnetic field direction へ の with column が Mn ス ピ ン の magnetization の 揺 ら ぎ と 発 light の magnetic field dependence に picture with え る influence し を to test た. の above results よ り, bush thin magnetic semiconductor quantum thread に お け る is hole ス ピ ン お よ び optical properties の system royal sex に つ い て be 験 と theory の struck ア プ ロ ー チ か ら new た な knowledge を must る こ と が で き た.

项目成果

Fine structure splitting of isoelectronic bound excitons in nitrogen doped GaAs

氮掺杂 GaAs 中等电子束缚激子的精细结构分裂

• 期刊: Physical Review B accepted
• 作者: 白松 俊;験谷 和範;尾形 哲也;奥乃 博;目黒 紀夫;Toshio Meguro;Yukihiro Harada;Yukihiro Harada;Takashi Kita
• 通讯作者: Takashi Kita

Anisotropic magneto-optical effects in CdTe/Cd_<0. 75>Mn_<0. 25>Te quantum wire structures

CdTe/Cd_<0 中的各向异性磁光效应。

• 发表时间: 2008
• 期刊: Physical Review B 78
• 作者: 白松 俊;験谷 和範;尾形 哲也;奥乃 博;目黒 紀夫;Toshio Meguro;Yukihiro Harada;Yukihiro Harada
• 通讯作者: Yukihiro Harada

Anisotropic Radiative Recombination Lifetime in CdTe/CdMnTe Quantum Wires

CdTe/CdMnTe 量子线中的各向异性辐射复合寿命

• 发表时间: 2007
• 作者: 白松 俊;験谷 和範;尾形 哲也;奥乃 博;目黒 紀夫;Toshio Meguro;Yukihiro Harada;Yukihiro Harada;Takashi Kita;原田幸弘;Yukihiro Harada;Yukihiro Harada;Takashi Kita;Yukihiro Harada;原田幸弘;原田幸弘;原田幸弘;Yukihiro Harada;原田 幸弘;原田 幸弘;Yukihiro Harada
• 通讯作者: Yukihiro Harada

窒素をデルタドープしたGaAsにおける等電子束縛励起子微細構造分裂の磁場制御

氮δ掺杂GaAs中等电子束缚激子精细结构分裂的磁场控制

• 发表时间: 2008
• 作者: N.Tohnai;他;原田幸弘
• 通讯作者: 原田幸弘

Exciton Fine Structure of Nitrogen Isoelectronic Centers in GaAs

GaAs 中氮等电子中心的激子精细结构

• 发表时间: 2008
• 作者: 白松 俊;験谷 和範;尾形 哲也;奥乃 博;目黒 紀夫;Toshio Meguro;Yukihiro Harada;Yukihiro Harada;Takashi Kita;原田幸弘;Yukihiro Harada
• 通讯作者: Yukihiro Harada