Single Photon Generation from locally doped semiconductors

2011 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21360004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: YAGUCHI Hiroyuki 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50239737)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): HIJIKATA Yasuto 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (70322021) ; ONABE Kentaro 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (50204227) ; KATAYAMA Ryuji 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (40343115) ; YAGI Shuhei 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (30421415) ; KUBOYA Shigeyuki 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教 (70583615)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): AKIYAMA Hidefumi 東京大学, 物性研究所, 准教授 (40251491)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Keywords: 半導体物性 / 光物性 / 応用光学・量子光工学MBE / エピタキシャル / 単一光子

Research Abstract

We have fabricated locally doped semiconductors using atomic layer doping to realize the generation of unpolarized single photons with highly reproducible wavelengths, which is essential in the field of quantum information technology, such as quantum cryptography. We have obtained unpolarized single photons by selecting a proper face of the substrate to grow nitrogen atomic layer doped semiconductors. In addition, we have successfully observed biexcition emission from nitrogen atomic layer doped semiconductors, which leads to the generation of entangled photon pairs.

Research Products

• [Journal Article] Single Photon Generation from Nitrogen Atomic-Layer Doped Gallium Arsenide (2012)
  • Author(s): K. Takamiya, Y.Endo, T. Fukushima, S. Yagi, Y. Hijikata, T. Mochizuki, M. Yoshita, H. Akiyama, S. Kuboya, K. Onabe, R. Katayama, H. Yaguchi
  • Journal Title: Materials Science Forum Volume: Vol.706-709 Pages: 2916-2921
  • DOI: DOI:10.4028/www.scientific.net/M SF.706-7-9.2916
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single photon emission from nitrogen delta-doped semiconductors (2011)
  • Author(s): H. Yaguchi
  • Journal Title: SPIE Volume: Vol.7945
  • DOI: DOI:10.1117/12.865770
• [Journal Article] Photoluminescence from single is electronic traps in nitrogen delta-doped GaAs grown on GaAs(111)A (2010)
  • Author(s): T. Fukushima, Y. Hijikata, H. Yaguchi, S. Yoshida, M. Okano, M. Yoshita, H. Akiyama, S. Kuboya, R. Katayama, K. Onabe
  • Journal Title: Physica Volume: Vol.42, No10
  • DOI: DOI:10.1016/j.physe.2009.12.011
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 窒素δドープGaAsにおける単一等電子トラップからの励起子分子発光 (2012)
  • Author(s): 高宮健吾, 福島俊之, 星野真也, 八木修平, 土方泰斗, 望月敏光, 吉田正裕, 秋山英文, 窪谷茂幸, 片山竜二, 尾鍋研太郎, 矢口裕之
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学(東京)
  • Year and Date: 2012-03-17
• [Presentation] 窒素δドープGaAs中の窒素原子対が形成する単一の等電子トラップからの発光に対する一軸応力の影響 (2012)
  • Author(s): 新井佑也, 星野真也, 高宮健吾, 八木修平, 土方泰斗, 望月敏光, 吉田正裕, 秋山英文, 窪谷茂幸, 尾鍋研太郎, 矢口裕之
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学(東京)
  • Year and Date: 2012-03-17
• [Presentation] Biexciton Emission from Single Is oelectronic Traps in Nitrogen Atomic-Layey-Doped GaAs (2011)
  • Author(s): K. Takamiya, T. Fukushima, S. Yagi, Y. Hijikata, T. Mochizuki, M. Yoshita, H. Akiyama, S. Kuboya, K. Onabe, R. Katayama, H. Yaguchi
  • Organizer: The 3rd International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
  • Place of Presentation: International Academy Traunkirchen (Traunkirchen, Austria)
  • Year and Date: 2011-09-12
• [Presentation] 窒素δドープGaAs(110)中の単一等電子トラップからの発光の偏光特性 (2011)
  • Author(s): 高宮健吾, 福島俊之, 星野真也, 八木修平, 土方泰斗, 望月敏光, 吉田正裕, 秋山英文, 窪谷茂幸, 片山竜二, 尾鍋研太郎, 矢口裕之
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学(山形県)
  • Year and Date: 2011-08-30
• [Presentation] Single Photon Generation from Nitrogen Atomic-Layer Doped Gallium Arsenide (2011)
  • Author(s): K. Takamiya, Y. Endo, T. Fukushima, S. Yagi, Y. Hijikata, T. Mochizuki, M. Yoshita, H. Akiyama, S. Kuboya, K. Onabe, R. Katayama, H.Yaguchi
  • Organizer: The 7th International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
  • Place of Presentation: Quebec City Convention Centre (Quebec,Canada)
  • Year and Date: 2011-08-03
• [Presentation] Single photon emission from nitrogen delta-doped semiconductors (2011)
  • Author(s): H. Yaguchi
  • Organizer: SPIE Photonics West OPTO
  • Place of Presentation: Moscone Center (San Francisco, USA)
  • Year and Date: 2011-01-27
• [Presentation] 極低窒素濃度GaAsN中の等電子トラップからの発光に対する一軸応力の影響 (2010)
  • Author(s): 新井佑也, 遠藤雄太, 八木修平, 土方泰斗, 窪谷茂幸, 尾鍋研太郎, 片山竜二, 矢口裕之
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学(長崎)
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] 極低窒素濃度GaAsNにおける窒素ペアからの発光の窒素濃度依存性 (2010)
  • Author(s): 石川輝, 八木修平, 土方泰斗, 吉田貞史, 岡野真人, 望月敏光, 吉田正裕, 秋山英文, 窪谷茂幸, 尾鍋研太郎, 片山竜二, 矢口裕之
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学(長崎県)
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] 窒素δドープGaAs中の等電子トラップを形成する窒素原子対配列に関する研究 (2010)
  • Author(s): 星野真也, 遠藤雄太, 福島俊之, 高宮健吾, 八木修平, 土方泰斗, 望月敏光, 吉田正裕, 秋山英文, 窪谷茂幸, 尾鍋研太郎, 片山竜二, 矢口裕之
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学(長崎県)
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] 窒素δドープGaAs/AlGaAsヘテロ構造における等電子トラップからの発光特性評価 (2010)
  • Author(s): 高宮健吾, 遠藤雄太, 福島俊之, 星野真也, 八木修平, 土方泰斗, 望月敏光, 吉田正裕, 秋山英文, 窪谷茂幸, 尾鍋研太郎, 片山竜二, サノーピンサクンタム, 矢口裕之, サノーピンサクンタム, 矢口裕之
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学(長崎)
  • Year and Date: 2010-09-14
• [Presentation] 様々な面方位基板上に作製した窒素δドープGaAs中の等電子トラップからの発光(III) (2010)
  • Author(s): 福島俊之, 高宮健吾, 土方泰斗, 矢口裕之, 吉田貞史, 岡野真人, 吉田正裕, 秋山英文, 窪谷茂幸, 尾鍋研太郎, 片山竜二
  • Organizer: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県)
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] 極低窒素濃度GaAsNのフォトルミネッセンス励起分光測定 (2009)
  • Author(s): 石川輝, 土方泰斗, 矢口裕之, 吉田貞史, 岡野真人, 吉田正裕, 秋山英文, 窪谷茂幸, 尾鍋研太郎, 片山竜二
  • Organizer: 第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Presentation] Polarization properties of photoluminescence from individual is oelectronic traps in nitrogen delta-doped semiconductors : effect of host crystals (2009)
  • Author(s): H. Yaguchi
  • Organizer: The Second International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
  • Place of Presentation: 阿南工業高等専門学校 (徳島県)
  • Year and Date: 2009-08-11
• [Presentation] Photoluminescence from single is oelectronic traps in nitrogen delta-doped GaAs grown on GaAs(111)A (2009)
  • Author(s): T. Fukushima, M. Ito, Y. Hijikata, H. Yaguchi, S. Yoshida, M. Okano, M. Yoshita, H. Akiyama, S. Kuboya, R. Katayama, K. Onabe
  • Organizer: The 14th International Conference on Modulated Semiconductor Structures
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場 (兵庫県)
  • Year and Date: 2009-07-21
• [Remarks]
  • URL: http://www.opt.ees.saitama-u.ac.jp/