量子ドットおよびその集合体と光との共鳴相互作用の理論

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08640427
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 萱沼 洋輔 大阪府立大学, 工学部, 教授 (80124569)
• Keywords: 量子ドット / 微粒子 / 共鳴光散乱 / 量子サイズ効果

Research Abstract

研究課題の(1)量子閉じ込めを受けた励起子状態から、高い励起状態への過渡吸収スペクトルの解析に関しては、この目的のために球状の量子ドットを想定し、全角運動量がP状態の固有状態を計算するスキームを完成した。対称性の点からは、問題の本質がヘリウム原子の励起状態計算と同等であることに着目し、Hylleraasらにより用いられた座標系を導入することで定式化した。これにより、閉じ込めポテンシャル中の電子と正孔の2体問題を3変数の微分方程式にまで簡約できることが明らかになった。固有状態の計算方法には、correlated basis setによるRitzの変分法を用いることが有効である事を確かめ、現在、数値計算のプログラム作成中である。
研究課題の(2)多数個の量子ドット集合体とフォトンとの共鳴相互作用については、とりあえず2個の同一原子からなる2分子モデルを用いて、共鳴散乱効果の計算を行った。可視域の光散乱だけでなく、軟X線を用いた内殻からの共鳴励起の実験に着目し、二つの原子の内殻正孔の間のコヒーレンスとその部分的破れが、発行スペクトルにどのように反映されるか、簡単な確率過程モデルにより計算を行った。共鳴励起により、二つの原子にまたがった重ね合わせの状態として作られた内殻正孔が、位相の破れとともに、どちらかの原子に局在してゆくようすが、発光スペクトルの変化として観測される。この結果は、「第2回光物性アジアシンポジウム」に発表した。量子ドット系に対する可視域での共鳴光散乱と、軟X線領域での内殻励起共鳴発光散乱との間には、「共鳴Bragg散乱」としての共通性がある。すなわち、物質系の励起状態のコヒーレンスが、散乱(放出)光の空間的コヒーレンスとして、どのように観測されるか、という問題である。これらのテーマは、今後も並行して研究を進める予定である。

Research Products

• [Publications] 高木敏行: "2原子分子共鳴X線発光における内殻正孔の空間的コヒーレンス" 第2回光物性アジアシンポジウム会議録. 189-192 (1996)
• [Publications] K. Matsuda: "Heitler Experiment in J-Aggregate" Mol. Cryst. Liq. Cryst.Vol. 291. 57-63 (1996)
• [Publications] S. Tanaka: "Lattice Relaxation and Resonant X-ray Emission of C is core Exciton in Diamond" Solid State Commun.Vol. 100 No. 2. 77-81 (1996)