2016 Fiscal Year Annual Research Report
Single photon generation from Er atomic-layer doped semiconductors with micro-cavity structures
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15K18035
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
高宮 健吾 埼玉大学, 総合技術支援センター, 専門技術員 (70739458)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 単一光子 / エルビウム / 原子層ドープ / 微小共振器構造 / 非古典光源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子暗号技術や量子コンピューティングなどの量子情報技術の分野において重要な役割を担っている非古典光（単一光子や量子もつれ光子対）の実現に向けて、我々は単一のエルビウム（Er）原子による発光に着目し研究を行っている。Er発光の特長として発光エネルギーの再現性が高く、温度特性に優れている。さらに、発光波長が現在用いられている石英系光ファイバーの最低伝送損失帯と一致していることがあげられる。これらの特長により長距離伝送、高速通信、温度特性に優れた非古典光源の実現を目指す。
試料成長装置として分子線エピタキシー（MBE）装置、試料評価には顕微フォトルミネッセンス（PL）測定を用いた。２８年度の研究成果は以下の通りである。
１、Er発光は様々な発光波長で発光ピークを有するが、発光ピークによって温度特性が異なることを明らかにした。さらに、ErドープGaAsの成長温度によってEr発光ピークが異なることも明らかにした。これは母体結晶内におけるEr原子の状態に依存していると考えている。これらの結果は非古典光源としてEr発光を用いる場合に、より優れた温度特性を示すEr発光ピークを選択できることを示唆するものである。
２、Er原子層ドープGaAs試料においてEr原子層ドープ後のGaAsキャップ層の成長温度と成長時間を変えることでEr発光中心の数を制御できることを示した。純度の高い単一光子源を目指すためにさらにEr発光中心の数を減らす必要があるが、現在のところでEr発光中心を測定範囲内(1µm)において10数個程度まで下げることに成功している。
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