2003 Fiscal Year Annual Research Report
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15340093
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
南 不二雄 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30200083)
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| Keywords | フォトンエコー / ラビ振動 / 量子ドット / 励起子 / GaAs / 位相緩和 |
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| Research Abstract |
GaAs(11nm)/AlGaAs量子井戸の界面揺動によって作られたアイランド構造をGaAs量子ドットとして使用し、フォトンエコー法を用いて、この系の励起子位相緩和過程および励起子系のラビ振動の可能性を調べた。その結果、励起子系の位相は減衰時間〜2nsで非常にゆっくりと減衰していることが判明した。通常の量子井戸の励起子の位相緩和時間は1ps程度であるのでそれから比べると量子ドット内の励起子の位相緩和は極端に長いことが分かった。この減衰時間から単一量子ドット中の励起子準位のスペクトル幅は〜1μeVと見積もれた。同様な結果はGaAs(9nm)/AlGaAs量子井戸中のアイランド構造に捕まった励起子に対しても得られた。
さらに、励起パルスの強度を変化させるとフォトンエコーの信号強度が大きく変化することが判明した。励起強度の増加に伴いエコー強度は振動的に大きくなったり、小さくなったりした。この結果は結晶の基底状態と励起子状態の2つの準位間のラビ振動である励起子のラビ振動を観測していると考えられる。通常、位相緩和時間が非常に短いため固体中でラビ振動を明瞭に観測するのは難しいが、励起子の位相緩和時間が〜1nsと極端に長い我々の量子ドット中では比較的弱い励起強度でもラビ振動が観測できている。しかし、振動の様子は通常のラビ振動の様子とかなり異なっており、励起強度とともに周期、振幅とも変化する結果が得られた。この振る舞いは異なる量子ドット間の相互作用を考えると説明できるのではないかと考えている。
ラビ振動は量子コンピューティングの基本操作であるqビットの位相シフトを行うための必須の現象であるので、この結果は量子ドットが量子コンピューティングの論理回路構成材料として有望であることを示すデータとなっている。
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[Publications] Y.Mitsumori, A.Oiwa, F.Minami, H.Munekata: "Dynamics of photoinduced magnetization rotation in ferromagnetic semiconductor p-(Ga, Mn)As"Physical Review B. 69. 033203 (2004)
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[Publications] S.Sanguinetti, M.Gurioli, T.Kuroda, K.Watanabe, F.Minami: "Carrier relaxation in quantum dots without wetting layer"Physica E. 17. 91-93 (2003)
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[Publications] T.Komori, T.Ishikawa, J.Yoshino, F.Minami, S.Koshihara: "Carrier-density dependence of magnetic and magneto-optical properties of (Ga, Mn)As"Physical Review B. 67. 115203 (2003)
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[Publications] A.Hasegawa, T.Kishimoto, Y.Mitsumori, M.Sasaki, F.Minami: "Temporal Behavior of Quantum Interfered Polarization between Two Excitons"Proc.26th Int.Conf.Semicond.Phys.. 44 (2003)
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[Publications] Y.Mitsumori, H.Maruki, A.Hasegawa, F.Minami, M.Sasaki: "Photon echoes from GaAs quantum dots"Proc.26th Int.Conf.Semicond.Phys.. 218 (2003)
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[Publications] H.Kitano, F.Minami, T.Sawada, S.Yanaguchi, K.Ohtake: "Propagation of femtosecond light pulses in three-dimensional photonic crystal"Proc.26th Int.Conf.Semicond.Phys.. Q3.1 (2003)
