非マルコフ時間領域に現れる励起子揺らぎの四光波混合測定と緩和制御法の研究

• Project/Area Number: 12J09422
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 田原 弘量 東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(PD) (20765276)
• Project Period (FY): 2012 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 光物性 / 励起子 / 位相緩和 / 量子ドット

Research Abstract

位相緩和は通常、時間とともに指数的に減衰する緩和として観測される。この指数減衰緩和はマルコフ位相緩和と呼ばれ、緩和の機構にっいて詳細な議論が行われてきた。しかし位相緩和の初期には、マルコフ緩和では説明できない非マルコフ時間領域が現れる。この時間領域では複雑な緩和形状を示すため、緩和の機構について十分に理解されていない。本研究の目的は「位相緩和の初期に現れる励起子間及び励起子フォノン相互作用の微視的な機構を明らかにすること」であり、半導体中の励起子を対象として緩和初期の機構について研究を行ってきた。本年は、InAs量子ドットの励起子を対象に3つの励起パルスを用いた実験を行った。
昨年行った励起子分子ビートの制御について精密な議論を行うために、2つの遅延時間差に対する依存性を解析した。本研究の方法はこれまでのコヒーレント制御法とは異なり、2つの遅延時間を調整することで振動の制御を行う。この新しい制御法により、励起子分子ビートを長時間維持し、振動の位相を制御することに成功した。
次に、フォノン相互作用による非マルコフ緩和について研究を行った。位相緩和の測定には四光波混合法を用いることが一般的であるが、非マルコフ緩和は緩和の初期にしか現れないため、通常のマルコフ緩和から分離して測定することが困難である。本研究では3つの励起パルスを用いた六光波混合法によって解析を行うことでマルコフ緩和の影響を取り除くことに成功し、非常に長時間の非マルコフ時間領域を初めて観測した。この長い非マルコフ時間領域は励起子を量子ドットのポテンシャルに閉じ込めることで生じることを明らかにした。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Lpng-Time Correlation in Non-Markovian Dephasing ofan Exciton-Phonon System in InAs Quantum Dots (2014)
  • Author(s): H. Tahara, Y. Ogawam F. Minami, K. Akahane, and M. Sasaki
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coherent spectral change of four-wave mixing signals from exciton-polaritons in ZnSe epitaxial layer (2013)
  • Author(s): H. Tahara, M. Bamba, Y. Ogawa, and F. Minami
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 1566 Pages: 484-485
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anisotropic optical properties of excitons in strain-controlled InAs quantum dots (2013)
  • Author(s): H. Tahara, Y. Ogawa, F. Minami, K. Akahane, and M. Sasaki
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 87 Issue: 3 Pages: 35304-35304
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.035304
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of a dynamical mixing process of exciton-polaritons in a ZnSe epitaxial layer using four-wave mixing spectroscopy (2012)
  • Author(s): H. Tahara, M. Bamba, Y. Ogawa, and F. Minami
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 86 Issue: 23 Pages: 235208-235208
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.235208
  • Peer Reviewed
• [Presentation] InAs量子ドットにおける励起子-フォノン相互作用の時間相関 (2014)
  • Author(s): 田原弘量, 小川佳宏, 南不二雄, 赤羽浩一, 佐々木雅英
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2014-03-30
• [Presentation] InAs量子ドットにおける励起子の非マルコフ位相緩和 (2013)
  • Author(s): 田原弘量, 小川佳宏, 南不二雄, 赤羽浩一, 佐々木雅英
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 徳島大学
  • Year and Date: 2013-09-26
• [Presentation] Optical anisotropy of excitons in strain-controlled InAs quantum dots measured by four-wave mixing spectroscopy (2013)
  • Author(s): H. Tahara, Y. Ogawa, F. Minami, K. Akahane, and M. Sasaki
  • Organizer: 13th International Conference on Optics of Excitons in Confined Systems
  • Place of Presentation: Angelicum Congress Centre (イタリア)
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] 六光波混合法を用いたInAs量子ドットの励起子分子ビートの制御 (2013)
  • Author(s): 田原弘量, 小川佳宏, 南不二雄, 赤羽浩一, 佐々木雅英
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] 多重積層InAs量子ドットにおける励起予状態の歪み依存性 (2012)
  • Author(s): 田原弘量, 小川佳宏, 南不二雄, 赤羽浩一, 佐々木雅英
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] Coherent Spectral Change of Four-wave Mixing Signals from Exction-polaritons in ZnSe Epitaxial Layer (2012)
  • Author(s): H. Tahara, M. Bamba, Y. Ogawa, and F. Minami
  • Organizer: 31st International Conference on the Physics of Semiconductors
  • Place of Presentation: ETH (スイス)
  • Year and Date: 2012-08-02