半導体量子井戸における励起子‐フォノン相互作用の研究

• Project/Area Number: 07740252
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 土家 琢磨 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助手 (40262597)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 1995: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 量子井戸 / 励起子 / 光学フォノン / 電子-フォノン相互作用 / Huang‐Rhys因子

Research Abstract

AlGaAs/GaAs/AlGaAs、GaAs/InGaAs/GaAs量子井戸における励起子-光学フォノン相互作用の振る舞いの定性的な違いの起源を明らかにするための研究を行った。光学フォノンの“包絡関数近似"を混晶系に拡張することは、混晶が振動数の異なる独立な光学フォノンを有し、それらがクーロンポテンシャルのみを介して相互作用していると仮定すると、容易に行えることが分かった。励起子の波動関数については、波動関数の微妙な違いが光学フォノンとの相互作用に与える影響はあまり大きくないことが分かった。このため正孔については井戸層に平行な方向に関して等方的であると仮定して変分法により電子状態を求めた。現在、比較の対象である“バルクフォノンモデル"および“誘電性連続体モデル"も含めて、Huang‐Rhys因子の数値計算を行っている。また、これに関連して、最近観測されたGaAs/AlAsタイプ‐II超格子における励起子および励起子分子と光学フォノンとの相互作用に関しても計算を進めるべく、電子状態の変分法による計算を行った。この系における励起子分子に関しては、2つの電子と2つの正孔の全てが異なる層に存在する配置と電子あるいは正孔が同じ層に存在し、残りの粒子がその層をはさんで反対側に存在する配置が考えられるが、GaAs/AlAsタイプ‐II超格子に関しては、正孔が同じ層に存在する配置が安定になっていることがわかった。