2015 Fiscal Year Annual Research Report
半導体に精密添加された希土類イオンに起因する量子情報機能の開拓
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26630131
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤原 康文 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10181421)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 希土類添加半導体 / 量子情報機能 / エピタキシャル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、究極の量子ドットである希土類イオンに着目し、希土類添加半導体を新しい量子情報機能材料として位置づけ、精密添加された希土類イオンに起因する量子情報機能を明らかにし、量子情報デバイスの実現可能性を検討することを目指している。
＜最終年度に実施した研究の成果＞ 「Euイオン間で生じる双方向エネルギー輸送現象のデザイン（課題３）」：昨年度に得られたEuイオン間で生じる双方向エネルギー輸送現象の理解を踏まえて、より効果的なエネルギー輸送現象が生じるようにEu発光中心の設計を行った。基板をサファイアからGaN、Siに変えることにより、双方向エネルギー輸送を示す2種類のEu発光中心（OMVPEαとOMVPEβ）間のエネルギー輸送時間が短くなることを定量的に明らかにした。この結果は対を形成する２種類のEu原子は異なるc面上に位置し、互いにカップルしていることを示唆している。「量子情報デバイスへの応用可能性の検証（課題４）」：これら量子状態での可干渉性を評価するために光子相関測定を行った。現在、得られた測定データについて、定量的な解析を推進している。
＜研究期間全体を通じて実施した研究の成果＞ Eu添加GaNに対する国際共同研究が軌道に乗り、（１）原子レベルで制御して「ソフト」にEuをGaNへ添加する技術、（２）Eu添加GaN中に形成されるEu局所構造を、Eu発光特性と関連づけて明確に評価する技術、（３）第一原理計算によりGaN中で形成されるEu局所構造とその安定性を評価する技術が三位一体となり機能している。その結果として、「Eu イオン間で生じる新奇な双方向エネルギー輸送現象」について、関与するEu原子対の微視的配置の解明に加えて、そのカップリング度合いの、歪みというマクロな物理量による人為的制御の可能性を世界に先駆けて見出した。
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