1994 Fiscal Year Annual Research Report
半導体量子箱および人工局在準位(スーパードナー)における電子状態と遷移過程の研究
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04402030
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| Research Institution | University of Tokyo |
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Principal Investigator |
榊 裕之 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (90013226)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野田 武司 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (90251462)
永宗 靖 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (20218027)
荒川 泰彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (30134638)
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| Keywords | 半導体量子箱 / 人工局在準位 / スーパードナー / 磁場量子化 / トンネル伝導 / エネルギー緩和 / フォノン放出 / 赤外応答 |
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| Research Abstract |
人工局在準位系として、磁場中の量子井戸を用いた磁気的量子箱(Mag-QB)、量子井戸内の不純物準位を用いたクーロン作用量子箱(Imp-QB)、および微細加工で形成した量子箱(Fab-QB)を対象とし、以下の三点に関して研究を行った.
第一に、人工局在準位を介した伝導過程に関して研究した.3重障壁トンネルダイオードに磁場を印加してMag-QBを実現し、磁場により量子化したレベルを介したトンネル過程を観測した.さらに、2重障壁トンネルダイオード中のドナー準位(Imp-QB)を介した2D-0D-2Dトンネル伝導によるI-V構造を観測した.また、電子ビーム描画により2次元電子ガスチャンネル中に量子箱構造(Fab-QB)を作製し、これを介した伝導におけるターンスタイル動作、光補助トンネル現象などを観測した.自己形成InAs量子箱の作製も行い、伝導への影響を調べた.
第二に、人工局在準位におけるエネルギー緩和に注目した.先年度からの理論的研究を深めるとともに、磁気的量子箱構造(Mag-QB)について、エネルギー緩和を調べた.三重障壁共鳴トンネル構造の伝導特性を磁場中で調べ、フォノン放出を伴うトンネルと伴わないトンネル過程との比較を行った。磁場中量子井戸における電子正孔系の初期緩和過程をフォノン放出を伴う過程について調べた.いずれも、単純な理論予測よりも速い緩和プロセスが存在することを示唆する結果を得た。
第三に、人工局在準位の光励起およびイオン化の研究を試みた.(311)A量子井戸中にSiアクセプタを導入し(Imp-QB)、局在準位の制御を行った.準位を深くするにともない、キャリアの凍結により伝導の温度依存性が大きく変わることを検証した.さらに、炭酸ガスレーザー照射による赤外応答を調べ、検出器応用上の長短を検討した.
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[Publications] H.Kurata and H.Sakaki: "Electron transport via resonantly coupled energy levels in triple barrier structure investigated by magnetotunneling spectroscopy" Surface Science. 305. 369-374 (1994)
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[Publications] Y.Nagamune,H.Sakaki,L.P.Kouwenhoven,L.C.Mur.C.J.P.M.Harmans,J.Motohisa,and H.Sakaki: "Single electron transport and current quantization in a novel quantum dot structure" Applied Physics Letters. 64. 2379-2381 (1994)
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[Publications] T.Inoshita H.Sakaki: "Multi-phonon relaxation of electrons in a semiconductor quantum dot" Solid State Electronics. 37. 1175-1178 (1994)
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[Publications] J.E.Stocker,I.P.Leburton,H.Noguchi,and H.Sakaki: "Acoustic-phonon limited mobility in periodically modulated quantum wire" Journal of Applied Physics. 76. 4231-4233 (1994)
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[Publications] Y.Ohno,M.Tsuchiya,T.Matsusue,T.Noda ayd H.Sakaki: "Non-uniform resonant coupling effect on 2D electron transport in d-doped double quantum well structures" Surface Science. 305. 322-326 (1994)
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[Publications] Y.Ohno and H.Sakaki: "Quenching of resonance-induced resistance in double quantum wells in the presence of in-plane magnetic fields" Physical Review B. 49. 11492-11494 (1994)
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[Publications] H.Sakaki and H.Noge: "Nanostructures and quantum effects" Springer-Verlag, 356 (1994)
