量子情報応用にむけた半導体結合量子ドット・量子リングの研究

量子信息应用中的半导体耦合量子点和量子环研究

• 批准号: 10F00065
• 负责人: 末宗 幾夫
• 金额: $ 1.22万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00065/
• 关键词: 量子ドット; 量子情報通信; 単一光子; 微細構造分裂; 半導体ナノ構造; 光ファイバー通信; 国際研究者交流

近年の情報通信の広がりにつれて、通信の信頼性が以前にも増して重要になってきている。そのためにこれまでよりも絶対的に安心な通信が可能である量子情報通信が注目されている。その量子情報を伝送するのが単一光子であり、最小単位の光子はそれ以上には分割できないことが,通信の信頼性に重要な役割を果たしている。単一光子を発生する光源として半導体ナノ構造が注目され、活発に研究が進められている。本研究ではこのような半導体ナノ構造の量子情報応用に向けた基礎ではあるが、重要な研究を進めている。本年度は特に、光ファイバー通信波長帯である1300nmおよび1550nm帯のInP基板上のInAs量子ドットについて、単一の量子ドットを含むピラー構造の作製技術を確立した。さらにシミュレーションで光子取り出し効率が高くなることを明らかにした、ピラーの側面に傾斜角をつけた「コーン構造」を作製する技術も確立した。これによって、量子ドットから発生する発光強度が30倍以上に増大することを確認した。また発光源の高温動作を目指して単一量子ドット発光の温度特性を検討し、～150K程度まで発光を確認することが出来た。この過程で、温度特性を律速する量子ドットから外部のバリアへのキャリアの流出プロセスを調査し、電子と正孔が対となって外部に流出する過程が主体となっていることを明らかにした。これらの成果に基づき、単一光子発生を確認するための光子相関測定を行うべく、超伝導単一光子検出器の動作確認を進めているところであり、光ファイバー通信波長帯での単一光子源の実現に向けた重要なステップを進めつつある。

In recent years, information communication has become more and more important. Quantum information communication is possible because of the security of communication. Quantum information transmission is a single photon, the smallest photon is a single photon, and the communication is an important task. The research of photon emission and semiconductor structure has been improved. This study is a fundamental and important study of quantum information applications in semiconductor structures. This year, the manufacturing technology of InAs quantum devices on InP substrates in the wavelength range of 1300nm to 1550nm has been established. In addition, the photon extraction efficiency is high, and the technology for manufacturing the "cone structure" is established. It is confirmed that the emission intensity of the light emitted by the laser beam is increased by more than 30 times. High temperature operation of the light source indicates that the temperature characteristics of the light source are discussed and confirmed at ~150K. The process, the temperature characteristic, the quantum structure, the external structure, the outflow structure, the electron structure, the hole structure, the external structure, the outflow structure, the quantum structure, the electron structure, the hole structure, the electron structure The results of this study include the identification of photon correlation measurements, the identification of the operation of a single photon detector, and the identification of the presence of a single photon source in the wavelength band of optical communications.

项目成果

Precise Slit-width Control of Niobium Apertures for Superconducting LED

超导 LED 铌孔径的精确狭缝宽度控制

• 发表时间: 2011
• 期刊: Nanotechnology
• 影响因子: 3.5
• 作者: J.-H.Huh;C.Hermannstaedter.H.Sato;S.Ito;Y.Idutsu;H.Sasakura;K.Tanaka;T.Akazaki;I.Suemune
• 通讯作者: I.Suemune

Inter-dot coupling and excitation transfer mechanisms of telecommunication band InAs quantum dots at elevated temperatures

• DOI: 10.1088/1367-2630/14/2/023037
• 发表时间: 2012-02
• 期刊: New Journal of Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: C. Hermannstädter;N. A. Jahan;J. Huh;H. Sasakura;K. Akahane;M. Sasaki;I. Suemune

Cooper-pair Raidative Recombination in Semiconductor Heterostructures : Impact on Quantum Optics and Optoelectronics

半导体异质结构中的库珀对辐射复合：对量子光学和光电子学的影响

• DOI: 10.1143/jjap.51.010114
• 发表时间: 2012
• 期刊: Japan.J.App.Phys.
• 作者: I.Suemune;H.Sasakura;Y.Hayashi;K.Tanaka;T.Akazaki;Y.Asano;R.Inoue;H.Takayanagi;E.Hanamura;J.-H.Huh;C.Hemannstaedter;S.Odashima;H. Kumano
• 通讯作者: H. Kumano

Telecom wavelength semiconductor-superconductor based quantum emitters

基于电信波长半导体超导体的量子发射器

• 发表时间: 2012
• 作者: C.Hermannstadter;H.Sasakura;N.A.Jahan;H.-J.Huh;I.Suemune
• 通讯作者: I.Suemune

Fabrication of Metal Embedded Nano-Cones for Single Quantum Dot Emission

用于单量子点发射的金属嵌入纳米锥的制造

• 发表时间: 2011
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Jae-Hoon Huh;Claus Hermannstadte;Kouichi Akahane;Hirotaka Sasakura;Nahid A. Jahan;Masahide Sasaki;Ikuo Suemune
• 通讯作者: Ikuo Suemune