半導体レーザーの発振光をプローブとした半導体の極低温物性の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07454092
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 櫻井 捷海 東京大学, 教養学部, 教授 (00012469)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三井 隆久 東京大学, 教養学部, 助手 (20242026)
• Keywords: 半導体レーザー / 極低温物性 / 半導体

Research Abstract

本研究は、半導体レーザーをヘリウム温度にまで冷却し、電子緩和時間が非常に長くなった状態での超低電流でのレーザー発振を実現し、発振スペクトルの解析、端子電圧の解析,表面第二高調波発生効率,ホールバーニング効果、および、発振光自体をプローブ光として半導体レーザー媒体(主としてGaAs,ALGaAs系)の低温物性の研究を行うことを目的としている。また、ヘリウム温度下で量子構造の半導体レーザーに磁場を加え、GaAs系半導体のMagneto-Optical効果、Magneto-resistance、量子ホール効果などレーザー媒体の低次元系としての振る舞いの研究を行う。2次元電子系、メゾスコピック物理系と光の相互作用として極低温下での半導体レーザー発振を見直すことによって、新しい物理が開けてくるを期待している。
低温クライオスタットにマウントできる半導体レーザーマウントを設計し、製作中である。低温での発振実験を行い、低温下での非オーム接触ために端子電圧が常温に比べて3倍にもなることがわかった。現在、低温でもオーム接触を保つ半導体レーザーを探している。半導体レーザーのV-I,P-I特性の磁場効果などの多数のパラメータを同時測定できるコンピューター制御の計測システムを製作した。以上のように、本年度は購入した超伝導マグネットの低温関係の整備、計測のためのコンピューターシステムの構築、低温でのレーザー発振装置の作製など実験装置作りと予備的な受験が行えた程度であるが、これを土台に次年度は本実験に入る予定である。また、本研究に必要な時間依存のSchroedinger方程式や密度行列によるレーザー発振理論の数値計算のシミュレーションプログラムを開発した。