2010 Fiscal Year Annual Research Report
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22710129
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮澤 俊之 東京大学, ナノ量子情報エレクトロニクス研究機構, 特任研究員 (30569900)
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| Keywords | 単一光子発生器 / 量子ドット / 通信波長帯 / 荷電励起子 / トンネル注入 / サイドゲート / p-i-nダイオード / メサ構造 |
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| Research Abstract |
本研究の園的は電流注入による通信波長帯単一光子発生器を高性能化することである。単一量子ドットへの共鳴トンネルキャリア注入と荷電励起子状態生成を電気的に制御することで更なる単一光子発生器の高性能化を実現していく。InAsとInPを用いて通信波長帯量子ドットをp-i-nダイオードのi層に埋め込み、共鳴電流注入に用いる量子井戸を同じくi層中の量子ドット近傍に成長する。共鳴トンネル実現に向けて量子井戸構造の量子準位の設計や、それに伴うトンネルレートの評価が必須となる。そこで量子井戸層の組成と厚み、量子ドット層との層間隔などの主なパラメータを用いて単一光子発生器のデバイス特性を決定することが重要である。今年度は1.55μm帯において良好な発光特性を有するInAs/InP量子ドットの電子状態解析を推し進め、最適な励起を実現するための井戸層組成やドット層と井戸層の間隔の詳細設計を進めた。特に量子ドット層との層間隔は単一光子の動作周波数を決定するだけでなく、共鳴トンネル注入の成否にかかわるパラメータなので、量子井戸と量子ドットの双方の波動関数などの詳細評価を経て設計した。
一方で、トンネル電流を制御するためにゲート電極およびp-i-n構造への外部印加電圧パルスの電圧値、タイミングを精緻に制御する必要がある。単一光子発生器を動作させるクライオスタット内に高速な電気パルスを導入するための高周波ケーブルや、それらと高速電気パルス発生器を同期動作可能とする電気・光学評価系を実現し、単一光子の発生の実証、純度の評価、発光効率の評価を実現可能とした。また購入した高精度位置調整ステージによりデバイスの位置を精緻に制御可能な光学測定系を構築し、効率良くかつ安定に単一光子を集光・評価可能とした。
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