| 研究概要 |
GaAs/AlAsリッジ量子細線構造のキャリアダイナミックスを光学的方法で調べることを目標に研究を行った。計画した測定法の内、蛍光寿命の測定は行えたが、pump-probe法、四光波混合法の測定は行えなかった。
【実験装置と方法】
チタンサファイア再生増幅器からのフェムト秒パルスのSHG(λ=400nm,100μJ,150fs)を励起光として用いた。用いた試料は、2次元量子井戸、A1458(AlAs 10nm-GaAs 7nm-AlAs 3nm),A1472(AlAs 5nm-Al_<0.5> Ga_<0.5>As 170nm-GaAs 6nm-Al_<0.5>Ga_<0.5>As 170nm-AlAs 5nm),A1480(AlAs 3nm-Al_<0.3>Ga_<0.7>As 283nm-GaAs 6nm-AlAs 3nm)と、同じ積層構造のリッジ構造である。SHGで励起後の試料(10K)からの蛍光を集光して波長分解した後、ストリークカメラで蛍光寿命測定を行った。
【実験結果】
(1)2次元GaAs/AlAs量子井戸構造での蛍光寿命測定
強励起の場合、蛍光スペクトルが非常にブロードになり、高励起状態からの蛍光が見られた。これは、励起されたキャリアが高密度になり、量子井戸の最低励起状態が飽和して、高励起状態から発光するためである。この場合の蛍光寿命は短波長の蛍光ほど短い寿命であった。弱励起の場合にはシャープな量子井戸の励起子的発光になり、蛍光寿命は129ps(A1458),427ps(A1472),280ps(A1480)であった。A1480の試料ではバリア層(Al_<0.3>Ga_<0.7>As 283nm)からの蛍光が,666nmに観測されたが、その寿命は非常に早く20ps程度であった。
(2)GaAs/AlAsリッジ量子細線構造での蛍光寿命測定
リッジ量子細線試料の内、良好なリッジ構造が確認されたA1480と同じ積層構造を持つ試料のみで蛍光寿命を測定した。蛍光スペクトルは678nm,725nmに2つのピークを持つ。蛍光寿命は660nmでは非常に短いが、680nmあたりから寿命が長い成分が現れる。700nmでは2成分減衰を示す蛍光強度変化を示し、720nmでそれが1成分減衰的になり寿命も短めになる。しかし、740nmでは再び寿命が長くなる。このような傾向から、678nmのピークはサイド量子井戸から、725nmのピークは量子細線からの蛍光であると考えている。
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