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半導体ナノ構造とフォトニック結晶マイクロ共振器の分光研究

半导体纳米结构和光子晶体微腔的光谱研究

基本信息

批准号：
09F09734
负责人：
迫田和彰
金额：
$ 0.77万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09734/
关键词：
GaAs 量子ドットフォトニック結晶共振器QED 顕微分光

项目摘要

本研究は液滴エピタキシー法で作製するGaAs量子ドットなどの半導体ナノ構造について,(1)ナノ構造の形状の異方性による電子準位の分裂と偏光特性の詳細な評価,(2)ファブリペロー共振器を用いたスペクトル幅の精密測定による位相緩和過程の解析,(3)ファブリペロー共振器と光子相関測定の併用による励起子準位のスペクトル拡散の直接測定,および,(4)フォトニック結晶マイクロ共振器を利用した単一ドット共鳴SHG(第2高調波発生)の実現,を目的とする。平成22年度には,液滴エピタキシー法で作製したGaAs量子ドットを対象に,偏光による励起子準位の分裂(微細構造分裂)を詳細に評価した。これまでの(1,0,0)面に代えて,AlGaAs(1,1,1)A基板面上に形成したGaAs量子ドットは面内の対称性が特に高く,ドットサイズに依らず,20μeVという極めて小さな微細構造分裂を示すことが判明した。スペクトル幅については,昨年自作したファブリペロー干渉計による高分解能測定で4μeVの値が得られた。この値は,自己成長量子ドットの中でも最高値と言うことができ,結晶品質の高さを裏付けるものである。励起子準位のスペクトル拡散については,ファブリペロー干渉計と光子相関計測装置を組み合わせた測定から,特性時間が数百ナノ秒と見積もられた。さらに,励起子分子とトリオンの結合エネルギーのドットサイズ依存性を詳細に測定し,量子モンテカルロ法による理論値とよく整合する結果を得た。液滴エピタキシー法による格子整合系量子ドットでは内部歪みによるピエゾ電場が無く,結合エネルギーのドットサイズ依存性などの測定が可能であることから,少数多体系の電子相関の研究に格好の試料であることが今回の測定から明らかになった。

In this paper, we study the structure of GaAs quantum dots fabricated by the liquid droplet method,(1) the detailed evaluation of the splitting and polarization characteristics of electron alignment due to the anisotropy of the structure,(2) the analysis of the phase relaxation process in the precise measurement of the amplitude of the quantum dots used in the optical resonator,(3) Direct measurement of excitation level and dispersion by using a crystal resonator and photon correlation measurement;(4) realization of a single resonance SHG(second harmonic generation) by using a crystal resonator. In 2002, the liquid droplet method was used to fabricate GaAs quantum dots, and the polarization and excitation level splitting (microstructural splitting) were evaluated in detail. In this case, the (1,0,0) plane is replaced by AlGaAs(1,1,1)A. GaAs quantum dots are formed on the AlGaAs(1,1,1)A substrate surface. The symmetry in the plane is extremely high, and the microstructural splitting of the GaAs quantum dots is observed at 20 μeV. In the past year, the value of 4μeV has been determined by self-determination. The highest value of the crystal quality is the highest value of the crystal quality. The excitation level is measured in several hundred seconds and the photon correlation measurement device is integrated. In this paper, the dependence of excitation molecules on the interaction between molecules is determined in detail, and the theoretical value and integration result of quantum chemistry method are obtained. The liquid droplet method is used to measure the electron dependence of the lattice integration system, and a few good samples are used to study the electron correlation of multiple systems.