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量子ドットにおけるフォノン放出過程の加速に関する理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 10875074
研究種目

萌芽的研究

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関大阪大学

研究代表者

森 伸也  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70239614)

研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1999年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1998年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワード電子フォノン相互作用 / 半導体へテロ構造 / トンネル現象 / 光学フォノン / 音響フォノン / モンテカルロ・シミュレーション / ホットフォノン効果 / 共鳴トンネル / 量子ドット / クーロン相互作用 / 厳密対角化法
研究概要

本年度は,高エネルギー状態を近似的に計算するプログラムを開発し,光学フォノンを介したエネルギー緩和過程に対する電子間の相互作用の影響を考察する予定であったが,プログラム開発過程において,技術的な困難が生じたため,非対称多重量子構造において,電子がフォノン散乱により隣合う井戸間をトンネルする過程において,電子が光学フォノンを放出してエネルギーを失う際に光学フォノンが熱平衡状態からずれた分布をとることがフォノン放出過程に及ぼす影響,いわゆる,ホットフォノンの影響について特に詳しく調べた.
具体的に行ったことは,GaAs/AlGaAs非対称量子井戸における光励起された電子の緩和過程のモンテカルロ・シミュレーションである.モンテカルロ・シミュレーションでは,簡単のため,パルスレーザーによって励起された電子の運動のみを,フェルミの黄金律を用いて計算した散乱確率を用いて半古典的に計算した.とり入れた散乱過程は,不純物散乱,極性光学フォノン散乱,音響フォノン散乱(変形ポテンシャル相互作用)のみであり,縮退の効果は無視した.ホットフォノンの影響を考慮にいれないモンテカルロ・シミュレーションの結果,(1)2重量子井戸構造における減衰時間の方が3重量子井戸構造の減衰時間より長い,(2)不純物をドープした方が平均的には減衰時間が短くなる,(3)逆バイアスの増加とともに減衰時間が短くなる,などの定性的な傾向は我々が行った測定結果と比較的良い一致を示した.しかし,定量的には,(1)3重量子井戸構造における減衰時間の計算時間が測定結果より1オーダー程度速い,(2)共鳴状態における減衰時間のディップが計算結果では実験結果より深い,などの点で測定結果と計算結果とは一致しなかった.そこでホットフォノンの影響も考慮したモンテカルロ・シミュレーションを行った.ホットフォノンの効果を取り入れたシミュレーションをおこなうためには,光学モードのフォノンが音響モードのフォノンへと減衰していく時間τ_<LO>と,散乱に関与する光学フォノンのモード数と電子数と比ηの値が必要である.本研究ではτ_<LO>=7ps,η=2程度を中心に種々のパラメータのもとでホットフォノンの効果を取り入れたモンテカルロ・シミュレーションを行った.その結果,ホットフォノンの効果により減衰時間が長くなることが確かめられたが,測定結果との不一致を改善する程ではないことが分かった.

報告書

(2件)
  • 1999 実績報告書
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (11件)

  • [文献書誌] T.Ezaki,Y.Sugimoto,N.Mori and C.Hamaguchi: "Electronic States in quantum dots: Effects of symmetry of the confining potential"1997 IEEE International Symposium on Compound Semiconductors. 157. 543-546 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.Ueno,K.Moriyasu,Y.Wada,S.Osako,H.Kubo,N.Mori 他: "Conductance through laterally coupled quantum dots"Japanese Journal of Applied Physics. 38. 332-335 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] J.H.Park,S.Ozaki,N.Mori,and C.Hamaguchi: "Effect of ionized impurities on electron tunneling in GaAs/AlGaAs triple quantum wells"Superlattices and Microstructures. 25. 445-451 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] H.M.Murphy,L.Eaves,A.Nogaret,S.T.Stoddart,P.C.Main,M.Henini,N.Mori,and C.Hamaguchi: "New development in superlattice transport: quenching of miniband conduction in high magnetic fields"Microelectronic and Engineering. 47. 65-68 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] U.Ueno,K.Moriyasu,Y.Wada,S.Osako,H.Kubo,N.Mori 他: "Conductance through zigzag quantum dots arrays"Microelectronic and Engineering. 47. 127-129 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] L.Eaves,H.m.Murphy,A.Nogaret,S.T.Stoddart,P.C.Main,M.Henini,N.Mori,and C.Hamaguchi: "Magnetic field quenching of miniband conduction in quasi-one-dimensional superlattices"Physica B. 272. 190-193 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ezaki,Y.Sugimoto,N.Mori,and C.Hamaguchi: "Electronic properties in quantum dots with asymmetric confining potential" Semiconductor Science and Technology. 13. A1-A3 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ezaki,Y.Sugimoto,N.Mori,and C.Hamaguchi: "Electronic structures in a quantum dot with asymmertic confining potential" Physica B. 249-251. 238-242 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] T.Ezaki,M.Mori,and C.Hamaguchi: "Electron-LA phonon interaction in a quantum dot" VLSI Design. 8. 225-230 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] S.Osako,T.Hamano,N.Mori,C.Hamaguchi,S.Sasa,and M.Inoue: "Magnetophonon and magneto-intersubband-scattering effects in InAs/AlGaSb hetero-structures" Physica B. 249-251. 740-744 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] H.M.Murphy,A.Nogaret,S.T.Stoddart,L.Eaves,P.C.Main,M.Henini,D.K.Maude,N.Mori,and C.Hamaguchi: "A study of miniband conduction in wannier-stark superlattices at high magnetic fields" Physica B. 256-258. 544-547 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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