2015 Fiscal Year Annual Research Report
高性能量子光源のための新たな等電子トラップの探索と特性制御に関する研究
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25289091
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
佐久間 芳樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端フォトニクス材料ユニット, グループリーダー (60354346)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池沢 道男 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 准教授 (30312797)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 量子閉じ込め / 量子ドット / 結晶工学 / 半導体物性 / フォトニック結晶 / 励起子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素(N)をドープしたGaAs中の等電子トラップから発生する単一光子の特性制御に関して、(1) フォトニック結晶によるGaAs中のNN_A準位のパーセル効果、(2) ショットキーダイオード中に埋め込んだNN_Aセンターの荷電発光の探索、(3) GaAs中の単一NXセンターから生ずる単一光子の2光子干渉による非識別性評価、(4) NXセンターの共鳴励起PL発光とラビ振動の4項目について研究を進めた。主な成果は以下のとおり。
(1)では、L3共振器内に平均1個のNN_A発光センターが存在する程度までN濃度を希薄化したサンプルを準備し、顕微PLの増強を調べた。その結果、複数の共振器において、フォトニック結晶未加工部と比べて数十倍強いPL発光を確認した。2次の自己相関関数を調べたところ、明瞭なアンチバンチング、すなわち単一光子発生が確認され、1個のNN_Aセンターが共鳴発光していることがわかった。また、増強したNN_Aの発光寿命は2nsであり、未加工部の6nsより短くなっていた。これらの結果は、単一NN_A発光センターのパーセル効果による自然放出の増強を示している。
(2)では、n+ GaAs(001)基板上にδドープしたGaAs:N層とAlGaAs電流阻止層からなるショットキーダイオード構造を試作し、NN_Aの荷電発光の有無を調べた。試作したダイオードの正常動作を確認するとともに、バイアス電圧を変えることでNN_Aの発光強度が変化すること、NN_Aとは異なるエネルギー位置に新たな発光も確認した。詳細は今後の課題である。
(3)では、単一NXセンターを非共鳴のパルスレーザー励起して得られる単一光子列に時間遅延を与え、2光子をビームスプリッターに同時入射させる実験を行った。この結果、弱いながらも2光子干渉の観測に成功した。今後、共鳴励起を行えば干渉性は大幅に改善すると考えられる。
(4)では、ピコ秒のパルスレーザーを使って単一NXセンターの共鳴励起を行うことで、PL発光強度のラビ振動の観測に成功した。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(27 results)
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[Journal Article] Size-dependent line broadening in the emission spectra of single GaAs quantum dots: Impact of surface charge on spectral diffusion2015
Author(s)
H. Neul, T. Mano, Y.-L. Chou, Y.-N. Wu, S.-J. Cheng, J. Bocquel, P. M. Koenraad, A. Ohtake, Y. Sakuma, K. Sakoda, and T. Kuroda
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 92
Pages: 075306-1～8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Ultralow g(2)(0) single-photon emission from 1.5 μm-quantum dot using cryogen-free refrigerator system2016
Author(s)
T. Miyazawa, K. Takemoto, Y. Nambu, S. Miki, T. Yamashita, H. Terai, M. Fujiwara, M. Sasaki, Y. Sakuma, M. Takatsu, T. Yamamoto, Y. Arakawa
Organizer
PLMCN-17
Place of Presentation
東大寺総合文化センター（奈良市）
Year and Date
2016-03-28 – 2016-03-31
Int'l Joint Research
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