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横型量子ドットによる光子偏光-電子スピン量子インターフェースの研究

Research Project

Project/Area Number 18J20764
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanostructural physics
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

深井 利央  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords量子ドット / 表面プラズモン / 光子 / 電子 / 表面プラズモンアンテナ / 電子スピン / 量子状態転写 / 量子情報 / 量子通信 / 量子中継
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、表面プラズモンアンテナを備えたゲート制御量子ドットによる単一光生成電子の検出に取り組み、表面プラズモンアンテナによる光生成電子検出効率向上の実証を目指した。表面プラズモンアンテナについては、これまでの知見をもとに、希釈冷凍機中の試料への光照射を行う現実的な光学的配置において約20倍の透過増幅が期待される構造を新たに設計し、GaAs/AlGaAsヘテロ接合を用いたゲート制御量子ドット上に作製した。作製した試料を希釈冷凍機中に配置し、前年度までに得られた入射光のアライメント方法を適用したうえで、量子ドットに単一光子レベルの光照射を行った。量子ドットでの光生成電子検出効率は当初の想定よりも低くなった一方で、電子検出以外の光応答信号が多く得られた。これらは表面プラズモンアンテナを通過した光子が量子ドット以外の領域で吸収されたことにより生じたものと考えられ、表面プラズモンアンテナの効果を検証するためにはこれらの信号も含めて解析が必要である。また、光応答信号および応答確率の波長依存性から、GaAsのバンドギャップに近いエネルギーの光照射により量子ドットの動作電圧シフトが起こることがわかった。光照射により量子ドットの動作電圧がシフトすることはこれまでに知られていたものの、その波長依存性は明らかになっていなかった。この結果は光照射下で安定動作する量子インターフェースの開発を行う上で重要な知見である。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Characterization of a surface plasmon antenna fabricated on a gate-defined lateral quantum dot2021

    • Author(s)
      Fukai Rio、Sakai Yuji、Nakagawa Tomohiro、Fujita Takafumi、Kiyama Haruki、Ludwig Arne、Wieck Andreas D.、Oiwa Akira
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 60 Issue: SB Pages: SBBI01-SBBI01

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abd533

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 横型量子ドット上の表面プラズモンアンテナの設計と特性評価2021

    • Author(s)
      深井利央, 酒井裕司,  藤田高史,木山治樹, Arne Ludwig, Andreas Dirk Wieck,大岩顕
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization of a surface plasmon antenna fabricated on a single heterojunction structure2020

    • Author(s)
      Rio Fukai, Yuji Sakai, Tomohiro Nakagawa, Takafumi Fujita, Haruki Kiyama, Arne Ludwig, Andreas Dirk Wieck, and Akira Oiwa
    • Organizer
      2020 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of a surface plasmon antenna fabricated on a single heterojunction structure2020

    • Author(s)
      R. Fukai, Y. Sakai, T. Nakagawa, H. Kiyama, and A. Oiwa
    • Organizer
      Global Young Scientists Summit (GYSS2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of a surface plasmon antenna fabricated on a single heterojunction structure2019

    • Author(s)
      R. Fukai, Y. Sakai, T. Nakagawa, H. Kiyama, and A. Oiwa
    • Organizer
      新学術領域「ナノスピン変換科学」H30年度年次報告会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization of a surface plasmon antenna fabricated on a single heterojunction structure2018

    • Author(s)
      R. Fukai, Y. Sakai, T. Nakagawa, H. Kiyama, and A. Oiwa
    • Organizer
      International Conference on Superlattices, Nanostructures and Nanodevices 2018 (ICSNN2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization of a surface plasmon antenna fabricated on a single heterojunction structure2018

    • Author(s)
      R. Fukai, Y. Sakai, T. Nakagawa, H. Kiyama, and A. Oiwa
    • Organizer
      CREST「次世代フォトニクス」領域2018年度領域会議
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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