半導体ナノ構造の励起子多体効果:局在性と非局在性の競合

半导体纳米结构中的激子多体效应：局域化与离域化之间的竞争

• 批准号: 09J02132
• 负责人: 平野 大輔
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 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-09J02132/
• 关键词: 励起子; 励起子分子; 励起子ポラリトン; 窒化物半導体; ワイドギャップ半導体; 高密度励起現象

本研究ではワイドギャップ半導体ナノ構造の励起子及び高密度励起状態を明らかにし、バルク状態にない新しい高密度凝縮状態を探索することを目的とした。GaN/AIGaN多重量子井戸構造の障壁層と井戸層の膜厚をナノサイズで系統的に制御した試料の発光特性を研究した。励起子分子を構成する電子と正孔の空間分布を量子閉じ込めシュタルク効果で分離することで、励起子分子の束縛エネルギーを制御できることを示した。励起子束縛エネルギーの評価により励起子分子の空間的な広がりを明らかにした。さらに、新しい電気デバイス・光学デバイス材料として期待され、ナノスケール周期構造を持つワイドギャップ半導体4H-SiCの光学的性質を解明した。間接遷移型半導体である4H-SiCは発光効率が低いため発光ダイナミクスの詳細な解析は困難だったが、繰り返し周波数が高い波長可変レーザーにより、高密度光励起状態の発光ダイナミクスの詳細な研究が可能になった。高密度電子正孔状態では電子正孔液的、電子正孔プラズマ、励起子が平衡相を形成することを実験的に示した。複雑な発光スペクトルを見せるため解析が困難だった臨界温度付近の平衡相の成分が、発光の立ち上がり時間によって決定できることを明らかにし、平衡相の密度と温度依存性を記述する相図を決定した。ワイドギャップ半導体で強く働く電子正孔間の相互作用が、間接遷移型半導体では遮蔽されるため、バンドギャップリノーマリゼーションが小さいことが分かった。高密度励起状態の光学特性が明らかになったことで、ワイドギャップ半導体ナノ構造の励起子多体効果と電子正孔状態の基礎的な知見を得た。

The purpose of this study is to explore the excitation and high-density excitation states of semiconductor structures. Study on the Optical Emission Characteristics of GaN/GaN Multiple Quantum Well Structures with Different Film Thickness The spatial distribution of electrons and positive holes in the excitation molecule is shown in the following table. The space of excitation molecules is clearly defined. The optical properties of semiconductor 4H-SiC have been elucidated in recent years. Indirect-transfer semiconductor: 4H-SiC has low optical efficiency, high frequency, high wavelength, and high density optical excitation. High density electron positive pore state is the result of electron positive pore liquid, electron positive pore pressure, excitation and equilibrium phase formation. It is difficult to analyze the composition of the equilibrium phase near the critical temperature, determine the time of the equilibrium phase, and describe the temperature dependence of the density of the equilibrium phase. The interaction between electrons and holes in the semiconductor is strong, and the interaction between electrons and holes in the semiconductor is small. The optical properties of high density excitation state are obtained from the fundamental knowledge of excitation multibody structure and electron hole state.

项目成果

Diffusive exciton-polariton propagation in AIGaN mixed crystals : A photoluminescence study

AlGaN 混合晶体中的扩散激子-极化子传播：光致发光研究

• 发表时间: 2010
• 作者: Kenji Matsuura;Edward L.Vargo;Kazutaka Kawatsu;et al.;仲辻秀文;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔
• 通讯作者: 平野大輔

Ultrafast decay of exciton luminescence due to diffusive exciton-polariton propagation in Al_xGa_<1-x>N mixed crystals

Al_xGa_<1-x>N 混合晶体中扩散激子极化子传播引起的激子发光超快衰减

• 发表时间: 2010
• 作者: Kenji Matsuura;Edward L.Vargo;Kazutaka Kawatsu;et al.;仲辻秀文;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔;川津一隆;平野大輔
• 通讯作者: 平野大輔

AlGaN量子井戸の励起子分子発光

AlGaN 量子阱中的激子分子发射

• 发表时间: 2010
• 作者: Kenji Matsuura;Edward L.Vargo;Kazutaka Kawatsu;et al.;仲辻秀文;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔
• 通讯作者: 平野大輔

AlGaN混晶における励起子分子の局在化ダイナミクス

AlGaN 混晶中激子分子的局域动力学

• 发表时间: 2009
• 作者: Kenji Matsuura;Edward L.Vargo;Kazutaka Kawatsu;et al.;仲辻秀文;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔;川津一隆;平野大輔;川津一隆;平野大輔
• 通讯作者: 平野大輔

AlGaN混晶薄膜の励起子ポラリトン発光

AlGaN 混晶薄膜中的激子极化子发射

• 发表时间: 2009
• 作者: Kenji Matsuura;Edward L.Vargo;Kazutaka Kawatsu;et al.;仲辻秀文;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔;Hidefumi Nakatsuji;川津一隆;平野大輔;川津一隆;平野大輔;川津一隆;平野大輔;川津一隆;平野大輔;川津一隆;平野大輔
• 通讯作者: 平野大輔