3次元閉じ込めによる超微粒子電子励起状態の変容と光応答の理論

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05214201
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 萱沼 洋輔 東北大学, 理学部, 助教授 (80124569)
• Keywords: 超微粒子 / 量子ドットランダム格子 / 擬ポラリトン / 共鳴励起移動 / 励起子のトンネル効果 / 共鳴トンネリング / ランダウ・ゼナートンネリング / 準位交差

Research Abstract

1.前年度に引続き、量子ドット・ランダム格子系の光応答特性の理論的解析を行った。ゼオライトなど、現実のマトリックス中の超格子上にランダムに配列されたゼロ次元系(クラスター、超微粒子)を、2準位モデルで近似し、マトリックスの誘電率の効果と、励起状態のダンピングの効果を現象論的に取り込む。フォトン場のグリーン関数の連立方程式に対する自己無矛盾の近似(CPA)を適用し、充填率の関数として数値的に計算した。これから試料の誘電関数および垂直入射の反射率を求めた。飽和充填の近傍で、反射率の異常な増強が予言され、予備的実験結果を定性的に説明することが出来た。
2.メゾスコピック系の示す著しい量子効果である量子トンネリングの概念を、励起子や2原子分子などの複合粒子に適用し、その特徴を理論的に明らかにした。複合粒子のサイズがポテンシャルバリアの空間的サイズに比して充分小さければ、実質的に1粒子のトンネリングに異ならないが、バリアの厚さが粒子サイズと同程度以下に薄くなると、内部自由度の効果が顕著になる。1次元2原子分子のモデルにより透過係数を計算し、たとえ単一バリアのトンネリングであっても、この効果により、著しい共鳴トンネリング現象が起こりうることを見いだした。同様の多自由度性に基づく共鳴トンネリング効果は、ワニア励起子の単一ヘテロバリアトンネリングにおいても起こりうること、また光応答の測定によりそれが観測可能であることを予言した。
3.2重量子井戸構造に振動外場を印可して、トンネリング確率を制御できる。トンネリング系を2準位モデルで近似し、ランダウ・ゼナー型の多重準位交差に対して転送行列解析を行った。その結果、いわゆるトンネリングのコヒーレント抑制が遷移経路間の干渉効果で説明できることを示した。

Research Products

• [Publications] Y.Kayanuma: "Phase Coherence and Nonadiabatic Transition at a Level Crossing in a Periodically Driven Two-Level System" Phys.Rev.B. 47. 9940-9943 (1993)
• [Publications] Y.Kayanuma: "Nonadiabatic Transition at Level-Crossing in Dissipative Media" Proc.4th Int.Symp.Foundation of Quantum Mehanics. JJAP Series9. 233-236 (1993)
• [Publications] N.Saito: "Resonant Tunneling of a Composite Particle through a Single Potential Barrier" J.Phys.Condensed Matt.(発行予定).
• [Publications] 萱沼洋輔: "レーザー光学物性・第3章「光と局在電子の相互作用」" 丸善株式会社, 30 (1993)