Formation of magnetic quantum wells based on oxide semiconductors and observation of magneto-optical effects

基于氧化物半导体的磁量子阱的形成及磁光效应的观察

• 批准号: 21760230
• 负责人: MATSUI Hiroaki
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-21760230/
• 关键词: 磁気光学; 量子井戸; 円偏光性; 酸化亜鉛; ヘテロ界面; 磁性量子井戸; 低次元励起子; 局在スピン; 磁気分光; ZnCoO; 光電子分光; ホモエピタキシー; ZnO; 希薄磁性半導体; Zn極性成長; 磁気発光; 量子井戸構造; パルスレーザー堆積法

This study focuses on development of magneto-optical materials based on a quantum well structure. We fabricated ZnCoO/ZnO quantum wells with spatial separation between magnetic ions and excitons. ZnO and ZnCoO were used as well and barrier layers, respectively. ZnCoO acts as a quantum barrier for ZnO and shows large s,p-d exchange interaction. Furthermore, band offset between ZnCoO and ZnO was determined as 160 meV, as measured by x-ray photo-emission spectroscopy. From x-ray diffraction, we confirmed high crystallinity of ZnCoO/ZnO superlattices. Finally, we observed a spin-related Zeeman splitting at the band edge of the quantum wells. However, excitonic emissions from the quantum wells were suppressed because of charge-transfer excitation in a Co ion.

本研究的重点是基于量子阱结构的磁光材料的开发。我们制造了磁性离子和激子之间空间分离的 ZnCoO/ZnO 量子阱。还分别使用ZnO和ZnCoO作为阻挡层。 ZnCoO 作为 ZnO 的量子势垒，表现出较大的 s,p-d 交换相互作用。此外，通过 X 射线光发射光谱测量，ZnCoO 和 ZnO 之间的能带偏移被确定为 160 meV。通过X射线衍射，我们证实了ZnCoO/ZnO超晶格的高结晶度。最后，我们在量子阱的带边缘观察到与自旋相关的塞曼分裂。然而，由于 Co 离子的电荷转移激发，量子阱的激子发射受到抑制。

项目成果

半導体量子井戸と表面@プラズモンの光結合による発光量子効率の制御

通过半导体量子阱和表面等离子体激元之间的光耦合控制发光量子效率

• 发表时间: 2010
• 期刊: 半導体光動的相関科学解説文集
• 作者: 松井裕章;他
• 通讯作者: 他

Functionalities and prospects of oxide quantum wells controlled at nano-scale

纳米级控制氧化物量子阱的功能和前景

• 发表时间: 2009
• 作者: N. Okazima;Y. Baba;N. Nagaoka;A. Ametani;K. Tenma;and T. Shimomura;H.Matsui
• 通讯作者: H.Matsui

Lateral surface nanowires and quantum structures on nonpolar ZnO

非极性 ZnO 上的横向表面纳米线和量子结构

• 发表时间: 2010
• 作者: H.Matsui;et al.
• 通讯作者: et al.

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Growth and properties of nonpolar and polar MgZnO/ZnO quantum wells

非极性和极性 MgZnO/ZnO 量子阱的生长和性能

• 发表时间: 2010
• 作者: 田上皓太;田中久仁彦;打木久雄;H.Matsui
• 通讯作者: H.Matsui