Optical AND operation in semiconductor quantum structure

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K06364
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Electronic materials/Electric materials
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: KAWAZU Takuya 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (00444076)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 半導体 / 光起電流 / 電界効果トランジスター / 量子ドット

Outline of Final Research Achievements

We demonstrated that the lateral photocurrent is generated only when both the light A and B simultaneously illuminate the field-effect transistors (FETs) in the following cases (1) and (2); the FETs act as optical AND elements.
(1) An n-AlGaAs/GaAs heterojunction FET is irradiated with (A) a laser beam with the energy above the Schottky-barrier which uniformly illuminates the gate region and/or (B) a laser beam with the energy above the GaAs bandgap which locally illuminates the ungate region.
(2) An n-AlGaAs/GaAs heterojunction FET embedded with anisotropic InGaAs quantum dots is irradiated with (A) a laser beam with the energy above GaAs and/or (B) a laser beam with the energy exciting the anisotropic InGaAs QDs.

Free Research Field

半導体物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

波長の異なる２種類のレーザーを照射した時にのみ面内光電流を生じさせるような光ガルバノ効果(２波長励起光ガルバノ効果)に関する研究は、他では例がなく、極めて独創的なものである。特に、光照射方法や異方的な量子ドットにより、空間的な対称性の低下を生じさせ、光ガルバノ効果を引き起こす試みは、本研究独特の手法であり、学術的意義は大きい。また、本研究で得られた結果は、光スイッチング素子や光論理素子(光AND素子)への応用が可能で、その社会的な貢献も期待できる。