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半導体量子ドットにおける光励起電子・スピン系の動的過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 14204030
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
研究機関大阪大学

研究代表者

伊藤 正  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60004503)

研究分担者 枝松 圭一  東北大学, 電気通信研究所, 教授 (10193997)
芦田 昌明  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (60240818)
宮島 顕祐 (宮島 賢祐)  大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (20397764)
研究期間 (年度) 2002 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
55,900千円 (直接経費: 43,000千円、間接経費: 12,900千円)
2005年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2004年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2003年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
2002年度: 25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
キーワード塩化第一銅 / 半磁性半導体 / 量子ドット / スピンダイナミクス / 閉じ込め励起子 / 励起子分子 / 磁気分光 / 3重項励起子 / 分子線エピタキシー / 位相緩和 / 励起子 / 磁気円二色性 / 位相緩和時間 / 磁気円2色性
研究概要

本研究では、非磁性・半磁性半導体の量子閉じ込め励起子における一重項・三重項間スピン緩和、閉じ込め励起子磁気ポーラロンのダイナミクスを明らかにし、あわせて量子閉じ込め特有の励起子電子・スピン複合系の新現象に迫ることを目的とした。物質はNaCl中のCuCl量子ドット、半磁性半導体CdMnTe混晶系である。
1.CuCl量子ドット閉じ込め励起子について:(1)4Kにおける磁気発光スペクトルの測定の結果、Faraday、Voigt両配置において磁場印加とともに発光強度の顕著な増大とスペクトル形状の変化が観測され、量子閉じ込め効果による三重項励起子(dark exciton)発光の一部許容化、縦波・横波励起子の混合などの可能性が明らかになった。(2)閉じ込め励起子分子を直接生成できる二光子共鳴励起法を用いて、励起子分子の三重項状態に相当するJ=2の状態の安定な存在を明らかにした。また、二光子励起されたJ=0の励起子分子からの高効率レーザー発振を発見し、その原因が超放射現象にあることを明らかにした。(3)今後、磁気発光、磁気吸収の時間分解分光、温度変化の測定を通じて、並進運動閉じ込め系の緩和過程における三重項励起子の役割とスピンダイナミクスを明らかにする必要がある。
2.CdMnTe局在閉じ込め励起子について:(1)閉じ込め励起子の高密度共鳴励起により巨大磁気光学効果、超高速減衰を示す新規非線形発光を発見し、スピン・電子系が相互作用する局在閉じ込め励起子磁気ポーラロンにおける多体効果を明らかにするとともに、この発光の局在化過程における励起光のスピンメモリー効果の原因について考察した。(2)今後は、ポンプ・プローブ分光、温度変化などを通じて、強く相互作用する多体電子・スピン系の超高速緩和過程を明らかにする必要がある。

報告書

(5件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2006 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (37件) 図書 (1件) 文献書誌 (13件)

  • [雑誌論文] Nano-scale distribution of ZnO free exciton luminescence in ZnO : Zn microcrystals and its modification under electron beam excitation2006

    • 著者名/発表者名
      M.Ichimiya
    • 雑誌名

      J.Phys.Condens.Matter 18

      ページ: 1967-1975

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nano-scale distribution of ZnO free exciton luminescence in ZnO:Zn microcrystals and its modification under electron beam excitation2006

    • 著者名/発表者名
      M.Ichimiya
    • 雑誌名

      J.Phys.Condens.Matter vol.18

      ページ: 1967-1975

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nano-scale distribution of ZnO free exciton luminescence in ZnO : Zn microcrystals and its modification under electron beam excitation2006

    • 著者名/発表者名
      M.Ichimiya
    • 雑誌名

      J.Physi : Condens.Matter 18

      ページ: 1967-1975

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Growth of CuCl nanostructures on CaF_2(111) substrates by MBE-their morphology and optical spectra-2005

    • 著者名/発表者名
      A.Kawamori
    • 雑誌名

      J.Crystal Growth 237-239

      ページ: 1615-1619

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-photon Excitation of Confined Biexcitons in CuCl Quantum Dots2005

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      Physica E 26

      ページ: 33-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stable Biexcitonic Lasing of CuCl Quantum Dots Under Two-Photon Resonant Excitation2005

    • 著者名/発表者名
      G.Oohata
    • 雑誌名

      Physica E 26

      ページ: 347-350

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-photon absorption and lasing due to biexciton in CuCl quantum dots2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kagotani
    • 雑誌名

      J.Luminescence 112

      ページ: 113-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Luminescence of Epitaxial Sub-monolayer CdSe Nanostructures in ZnSe2005

    • 著者名/発表者名
      A.M.Kapitonov
    • 雑誌名

      J.Luminescence 112

      ページ: 117-180

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書 2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-Photon Excitation of Confined Biexcitons in CuCl Quantum Dots2005

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      Physica E vol.26

      ページ: 33-36

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Stable Biexcitonic Lasing of CuCl Quantum Dots Under Two-Photon Resonant Excitation2005

    • 著者名/発表者名
      G.Oohata
    • 雑誌名

      Physica E vol.26

      ページ: 347-350

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-photon absorption and lasing due to biexciton in CuCl quantum dots2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kagotani
    • 雑誌名

      J.Luminescence vol.112

      ページ: 113-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Luminescence of Epitaxial Sub-monolayer CdSe Nanostructures in ZnSe2005

    • 著者名/発表者名
      A.M.Kapitonov
    • 雑誌名

      J.Luminescence vol.112

      ページ: 117-180

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Twe-photon absorption and lasing due to biexciton in CuCl quantum dots2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Kagotani
    • 雑誌名

      J.Luminescence 112

      ページ: 113-116

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Luminescence of bound excitons in ZnO : Zn phosphor powders2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hirai
    • 雑誌名

      J.Luminescence 113

      ページ: 115-120

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Highly Efficient Biexcitonic Lasing of Semiconductor Quantum Dots under Resonant Two-Photon Excitation2005

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      IQEC/CLEO-PR, Technical Digest

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Enhancement of Degenerate Four-Wave Mixing Signal in CuCl Nanostructures with High Crystalline Quality2005

    • 著者名/発表者名
      M.Ichimiya
    • 雑誌名

      IQEC/CLEO-PR, Technical Digest

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-Photon Excitation of Confined Biexcitons in CuCl Quantum Dots.2005

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      Physica E 26

      ページ: 33-36

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Stable Biexcitonic Lasing of CuCl Quantum Dots Under Two-Photon Resonant Excitation.2005

    • 著者名/発表者名
      G.Oohata
    • 雑誌名

      Physica E 26

      ページ: 347-350

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Infrared transient absorption and excited-states of excitons and biexcitons confined in CuCl quantum dots2004

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      J.Luminescence 108

      ページ: 371-374

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Magneto-photoluminescence of novel magnetic semiconductor Zn_<1-x>CrXO grown by PLD method2004

    • 著者名/発表者名
      I.Saito
    • 雑誌名

      Appl.Phys.A 79

      ページ: 1445-1447

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optical properties of epitaxially grown submonolayer CdSe/ZnSe nanostructures2004

    • 著者名/発表者名
      A.M.Kapitonov
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 70

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Infrared transient absorption and excited-states of excitons and biexcitons confined in CuCl quantum dots2004

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      J.Luminescence vol.108

      ページ: 371-374

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Magneto-photoluminescence of novel magnetic semiconductor Zn_<1-x>Cr_xO grown by PLD method2004

    • 著者名/発表者名
      I.Satoh
    • 雑誌名

      Appl.Phys.A vol.79

      ページ: 1445-1447

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Optical properties of epitaxially grown submonolayer CdSe/ZnSe nanostructures2004

    • 著者名/発表者名
      A.M.Kapitanov
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B vol.70

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Infrared transient absorption and excited-states of excitons and biexcitons confined in CuCl quantum dots.2004

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      J.Luminescence 108

      ページ: 371-374

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Magneto-photoluminescence of novel magnetic semiconducotr Zn_<1-x>Cr_xO grown by PLD method.2004

    • 著者名/発表者名
      I.Satoh
    • 雑誌名

      Appl.Phys.A 79

      ページ: 1445-1447

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-photon excitation of biexcitons and their lasing in semi-conductor quantum dots.2004

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      Tech.Digest of CLEO/IQEC

      ページ: 407-408

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Optical properties of epitaxially grown submonolayer CdSe/ZnSe nanostructures.2004

    • 著者名/発表者名
      A.M.Kapitanov
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 70

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Epitaxial growth and characterization of CuCl nanostructures on CaF_2(111) substrate2003

    • 著者名/発表者名
      N.Yafune
    • 雑誌名

      Proc.26th Intern.Conf.Phys.Semocond., Institute of Physics

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anti-Stokes Luminescence of Magnetic Polarons in CdMnTe2003

    • 著者名/発表者名
      T.Okada
    • 雑誌名

      Proc.26th Intern.Conf.Phys.Semocond., Institute of Physics

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Infrared transient absorption of excitons and biexcitons confined in CuCl quantum dots2003

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(c) Vol.0, No.4

      ページ: 1275-1278

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Exciton-phonon interaction in epitaxial CdSe/ZnSe nanostructures2003

    • 著者名/発表者名
      A.M.Kapitonov
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(c) 238

      ページ: 317-320

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Epitaxial growth and characterization of CuCl nanostructures on CaF_2(111) substrate2003

    • 著者名/発表者名
      N.Yafune
    • 雑誌名

      Proc.26th Intern.Conf.Phys.Semicond., Institute of Physics P193

      ページ: 1-8

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Anti-Stokes Luminescence of Magnetic Polarons in CdMnTe2003

    • 著者名/発表者名
      T.Okada
    • 雑誌名

      Proc.26th Intern.Conf.Phys.Semicond., Institute of Physics H240

      ページ: 1-6

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Infrared transient absorption of excitons and biexcitons confined in CuCl quantum dots2003

    • 著者名/発表者名
      K.Miyajima
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(c) vol.0 no.4

      ページ: 1275-1276

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Exciton-phonon interaction in epitaxial CdSe/ZnSe nanostructures2003

    • 著者名/発表者名
      A.M.Kapitonov
    • 雑誌名

      phys.stat.sol.(b) vol.238

      ページ: 317-320

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Growth of CuCl nanostructures on CaF_2(111) substrates by MBE-their morphology and optical spectra-2002

    • 著者名/発表者名
      A.Kawamori
    • 雑誌名

      J.Crystal Growth vol.237-239

      ページ: 1615-1619

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] CuCl quantum dots Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, vol.102004

    • 著者名/発表者名
      K.Edamatsu
    • 出版者
      American Scientific Publishers
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Minamiguchi: "Backward quasi-phase matched second haramonic generation and photonic band effects in semiconductor/dielectric multiplayer structure"Tech.Digest of Nonlinear Optics. 407-408 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] N.Yafune: "Epitaxial Growth and characterization of CuCl nanostructures on CaF2 (111) substrate"Proc.26th Intern.Conf.Phys.Semocond., Institute of Physics. P193,1-P193,8 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Okada: "Anti-Stokes Luminescence of Magnetic Polarons in CdMnTe"Proc.26th Intern.Conf.Phys.Semocond., Institute of Phsics. H240,1-H240,6 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Miyajima: "Infrared transient absorption of Excitons and biexcitons confined in CuCl quantum dots"phys.stat.sol.(c). No.4. 1275-1278 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] P.H.Duong: "Temperature dependence of photoluminescence from localized states of silicon nanocrystals in silicon implanted quartz"phys.stat.sol.(c). No.4. 1271-1274 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.M.Kapitonov: "Exciton-phonon interaction in epitaxial CdSe/ZnSe nanostructures"phys.stat.sol.(b). 238. 317-320 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Edamatsu: "CuCl quantum dots Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, vol.10"American Scientific Publishers (in press). 40

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Kawamori: "Growth of CuCL nanostructures on CaF_2 (111) substrates by MBE --their morphology and optical spectra --"J. Crystal Growth. 237-239. 1615-1619 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Minamiguchi: "Backward quasi-phase matched second harmonic generation and photonic band effects in semiconductor/dielectric multiplayer structure"Tech. Digest of Nonlinear Optics. (in press). 407-408 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] N.Yafune: "Epitaxial Growth and characterization of CuCl nanostructures on CaF_2(111) substrate"Proc. 26th Intern. Conf. Phys. Semocond., Institute of Physics. (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Miyajima: "Infrared transient absorption of Excitons and biexcitons confined in CuCl quantum dots"phys. stat. sol. (b). (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] P.H.Duong: "Temperature dependence of photoluminescence from localized states of silicon nanocrystals in silicon implanted quartz"phys. stat. sol. (b). (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.M.Kapitonov: "Exciton-phonon interaction in epitaxial CdSe/ZnSe nanostructures"phys. stat. sol. (b). (in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2020-05-15  

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