2009 Fiscal Year Annual Research Report
半導体量子構造における表面音響波を用いた電子・光物性制御
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20360038
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
松田 理 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 准教授 (30239024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
OLIVER Wright 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90281790)
友田 基信 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (30344485)
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| Keywords | 半導体量子井戸 / フォトルミネッセンス / 表面音響波 / キャリア輸送 / 超高速分光 / 圧電性 / 励起子 / イメージング |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、超短光パルス照射によって半導体試料に励起された表面音響波を用いて、半導体試料中の励起子を自在に輸送し、またその励起子の寿命を制御する手法を開発・発展させることである。半導体量子井戸層を表面近傍に持つ試料における表面音響波は、量子井戸層の伝導帯および価電子帯エネルギー準位を変調し、光励起された励起子を面内方向に閉じ込め輸送する動的なポテンシャル井戸を形成する。変調された伝導帯・価電子帯ポテンシャルの山同士・谷同士が同じ位置にできる場合は、励起子を構成する電子と正孔が空間的に分離され励起子の寿命が著しく増大する。何らかの方法でこの動的ポテンシャル井戸を消滅させることにより、励起子を再結合させることができる。
今年度は、前年度に立ち上げたフォトルミネッセンス観測装置の空間分解能を高めた新しいフォトルミネッセンスイメージング測定装置を開発した。これは表面音響波の時間分解イメージング装置と組み合わさったもので、共通の実験配置によりフォトルミネッセンスと音響波の2種類のイメージングを行うことができる。ミクロンスケールの空間分解能を有しつつ、クライオスタットによる低温測定も可能なように試料と試料直前の対物レンズ間の距離を10mm程度確保できるように設計されている。この装置によりパルス光励起によるGaAs試料表面のルミネッセンスイメージングの予備実験を行い、励起電子正孔対の拡散に対応すると考えられる特徴的なパターンを観測した。またあわせて表面音響波検出に光弾性効果による複屈折現象を用いた場合の理論構築を行い、表面音響波イメージング結果から試料中の歪モードを同定することを可能にした。
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