不純物束縛励起子における電子励起状態の解明とスピン制御

• 研究課題/領域番号: 22760229
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 原田 幸弘 神戸大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10554355)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2010年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 束縛励起子 / 等電子トラップ / 光物性 / 電子・電気材料 / 半導体物性

研究概要

大きな遷移双極子モーメントを持つ半導体中の励起子は、量子情報通信において光子と固体間のインターフェースを担うと期待できる量子状態である。本研究では、GaAs中の窒素ペアが形成する等電子トラップに束縛された励起子に着目し、多数の不純物発光中心が関与したスケーラブルな相互作用の実証に必要不可欠な、極めて均一性の高い不純物発光中心を実現した。そして均一性の高い不純物発光中心を利用して、束縛励起子波動関数の空間拡がりや束縛励起子-フォノン相互作用の大きさなどの、不純物束縛励起子における電子励起状態を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Near-field photoluminescence spectroscopy of CdTe/Cd_<0.75>Mn_<0.25>Te tilted superlattices (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Harada, T.Kita, K.Matsuda, Y.Kanemitsu, H.Mariette
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: 9 号: 2 ページ: 262-265
  • DOI: 10.1002/pssc.201100278
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermediate band photovoltaic based on interband-intraband transitions using In_<0.53>Ga_<0.47>AS/Inp superlattice (2011)
  • 著者名/発表者名: W.G.Hu, Y.Harada, A.Hasegawa, T.Inoue, O.Kojima, T.Kita
  • 雑誌名: Progress in Photovoltaics : Research and Applications 巻: (in press)(掲載確定) 号: 4 ページ: 472-480
  • DOI: 10.1002/pip.1208
  • 年月日: 2011-11-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-Photoluminescence Spectroscopy of Exciton Fine Structure in Nitrogenδ-Doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, Y. Horiuchi, O. Kojima, T. Kita, and O. Wada
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: Vol.1399 ページ: 87-88
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extremely uniform bound exciton states in nitrogenδ-doped GaAs studied by photoluminescence spectroscopy in external magnetic fields (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, T. Kubo, T. Inoue, O. Kojima, and T. Kita
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.110, No.8
  • NAID: 120003609782
  • URL: http://www.lib.kobe-u.ac.jp/infolib/meta_pub/G0000003kernel_90001617
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between conduction-band edge and nitrogenrelated localized levels in nitrogen doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, O. Kojima, T. Kita, and O. Wada
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: Vol.8, No.2 ページ: 365-367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bound biexciton luminescence in nitrogenδ-doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, O. Kojima, T. Kita, and O. Wada
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: Vol.248, No.2 ページ: 464-467
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multidirectional Observation of Photoluminescence Polarization Anisotropy in Closely Stacked InAs/GaAs Quantum Dots (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikeuchi, T.Inoue, M.Asada, Y.Harada. T.Kita, E.Taguchi, H.Yasuda
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 号: 6 ページ: 062001-062001
  • DOI: 10.1143/apex.4.062001
  • NAID: 10029000096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and atomistic theoretical study of degree of polarization from multilayer InAs/GaAs quantum dot stacks (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Usman, T.Inoue, Y.Harada, G.Klimeck, T.Kita
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 84 号: 11
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.115321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extremely Uniform Bound Exciton States in Nitrogen δ-doped GaAs Studied by Photoluminescence Spectroscopy in External Magnetic Fields (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, T. Kubo, T. Inoue, O. Kojima, and T. Kita
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: Vol. 110 号: 8
  • DOI: 10.1063/1.3654015
  • NAID: 120003609782
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bound biexciton luminescence in nitrogen δ-doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Harada
  • 雑誌名: Physica Status Solidi B 巻: 248 ページ: 464-467
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between conduction-band edge and nitrogen-related localized levels in nitrogen δ-doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Harada
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: 8 ページ: 365-367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-Photoluminescence Spectroscopy of Exciton Fine Structure in Nitrogen δ-Doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Harada
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] 窒素をデルタドープしたGaAsにおける束縛励起子発光線幅の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 井上知也, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] GaAsエピタキシャル界面への窒素のデルタドーピングと高均一発光特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 喜多隆, 原田幸弘
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] 近接積層InAs/GaAs量子ドットの光物性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋章浩、池内佑一郎、小西康太、別所侑亮、原田幸弘、喜多隆、田口英次、保田英洋
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] 近接積層量子ドット成長を利用した偏波無依存光応答の実現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小西康太、池内佑一郎、原田幸弘、喜多隆、田口栄次、保田英洋
  • 学会等名: 平成23年度第1回半導体エレクトロニクス部門委員会研究会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 光共振器を有ずる中間バンド型太陽電池の光吸収増強効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田剛志、小島磨、原田幸弘、喜多隆
  • 学会等名: 平成23年度第1回半導体エレクトロニクス部門委員会研究会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] Capping layer dependence of bound exciton luminescence in nitrogenδ-doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, T. Kubo, T. Inoue, O. Kojima, and T. Kita
  • 学会等名: 30th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: Laforet Biwako, Moriyama
  • 年月日: 2011-07-01
• [学会発表] GaAs中の窒素ペアに束縛された励起子における励起子-格子相互作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 井上知也, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 第22回光物性研究会
  • 発表場所: 熊本大学
• [学会発表] Effect of Capping Layer Growth on Bound Exciton Luminescence in Nitrogenδ-Doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, T. Kubo, T. Inoue, O. Kojima, and T. Kita
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Aichi Industry & Labor Center(WINC AICHI), Nagoya
• [学会発表] GaAs中の窒素ペアに束縛された励起子分子の磁気光学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 井上知也, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] GaAs中の窒素ペアに束縛された励起子のフォノンサイドバンド発光 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 井上知也, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
• [学会発表] 窒素をデルタドープしたGaAsにおける束縛励起子発光線の起源 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 井上知也, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演
  • 発表場所: 山形大学
• [学会発表] Diamagnetic shift of exciton bound to the nitrogen pairs in GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, T. Kubo, T. Inoue, O. Kojima, and T. Kita
  • 学会等名: The 38th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] 窒素をデルタドープしたGaAsにおける束縛励起子発光線のキャップ層成長条件依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 井上知也, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] GaAs中の窒素ペアに束縛された励起子の磁気光学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 井上知也, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
• [学会発表] GaAs中の窒素ペアに束縛された励起子の輻射再結合寿命 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 井上知也, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 「ナノ構造・物性」第3回研究会
  • 発表場所: 神戸大学
• [学会発表] Near-field photoluminescence spectroscopy of CdTe/Cd_<0.75>Mn_<0.25>Te tilted superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Harada, T.Kita, K.Matsuda, Y.Kanemitsu, H.Mariette
  • 学会等名: The 38th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Berlin, Germany
• [学会発表] Two-photons transition in intermidiate band solar cells (2011)
  • 著者名/発表者名: W.G.Hu, Y.Harada, T.Inoue, O.Kojima, T.Kita
  • 学会等名: The 37th IEEE Photovoltaic Specialist Conference
  • 発表場所: Seattle, Washington
• [学会発表] Electronic states in multiply stacked InAs/GaAs quantum dots studied by polarized photoluminescence spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikeuchi, M.Asada, T.Inoue, Y.Harada, O.Kojima, T.Kita
  • 学会等名: 30th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: Laforet Biwako, Moriyama
• [学会発表] Capping layer dependence of bound exciton luminescence in nitrogen δ-doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Harada, T.Kubo, T.Inoue, O.Kojima, T.Kita
  • 学会等名: 30th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: Laforet Biwako, Moriyama
• [学会発表] 窒素をデルタドープしたGaAsにおける束縛励起子発光線の起源 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘、久保輝宜、井上知也、小島磨、喜多隆
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
• [学会発表] 不純物制御したInAs量子ドットにおける発光再結合ダイナミックス (2011)
  • 著者名/発表者名: 長谷川隆一、井上知也、田中秀治、原田幸弘、小島磨、喜多隆
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
• [学会発表] 近接積層に伴う量子ドットのフォトルミネッセンス偏光特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池内佑一郎、麻田将貴、井上知也、原田幸弘、喜多隆、田口栄次、保田英洋
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
• [学会発表] Photoluminescence Polarization Anisotropy in Closely Stacked InAs/GaAs Quantum Dots (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kita, T.Inoue, Y.Harada
  • 学会等名: Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
  • 発表場所: Linz, Austria
• [学会発表] Effect of Capping Layer Growth on Bound Exciton Luminescence in Nitrogen δ-Doped GaAs (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Harada, T.Kubo, T.Inoue, O.Kojima, T.Kita
  • 学会等名: 2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Aichi Industry & Labor Center (WINC AICHI), Nagoya
• [学会発表] Optical Properties of Quantum Dot Superlattices (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kita, O.Kojima, Y.Harada
  • 学会等名: 8th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Miyagi
• [学会発表] Suppression of Nonradiative Recombination Process in Directly Si-Doped InAs Quantum Dots (2011)
  • 著者名/発表者名: R.Hasegawa, T.Inoue, H.Tanaka, Y.Harada, O.Kojima, T.Kita
  • 学会等名: 21st International Photovoltaic Science and Engineering Conference
  • 発表場所: Hilton Fukuoka Sea Hawk, Fukuoka
• [学会発表] GaAs中の窒素ペアに束縛された励起子の輻射再結合寿命 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘
  • 学会等名: 「ナノ構造・物性」第3回研究会
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県)
• [学会発表] 近接多層積層量子ドットのフォトルミネッセンス偏光特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池内佑一郎
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
• [学会発表] GaAs中の窒素ペアに束縛された励起子の磁気光学特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
• [学会発表] 窒素をデルタドープしたGaAsにおける束縛励起子発光線のキャップ層成長条件依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
• [学会発表] 量子ドットの多層積層化に伴う偏光異方性の発現と制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池内佑一郎
  • 学会等名: 日本材料学会平成22年度第2回半導体エレクトロニクス部門研究会
  • 発表場所: 大阪府立大学(大阪府)
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] GaAs中の窒素等電子トラップ束縛励起子の発光ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 久保輝宜, 井上知也, 原田幸弘, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 第21回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学
• [学会発表] 窒素をデルタドープしたGaAsにおける励起子微細構造の反磁性シフト (2010)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 久保輝宜, 小島磨, 喜多隆
  • 学会等名: 第21回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学
• [学会発表] III-V半導体中不純物制御と励起子物性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘, 喜多隆
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
• [学会発表] Magneto-Photoluminescence Spectroscopy of Exciton Fine Structure in Nitrogenδ-Doped GaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, Y. Horiuchi, O. Kojima, T. Kita, and O. Wada
  • 学会等名: The 30th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] Bound Biexciton Luminescence in Nitrogenδ-Doped GaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, O. Kojima, T. Kita, and O. Wada
  • 学会等名: The 9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials
  • 発表場所: Brisbane, Queensland, Australia
• [学会発表] Interaction between Conduction-Band Edge and Nitrogen-Related Localized Levels in Nitrogenδ-Doped GaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada, O. Kojima, T. Kita, and O. Wada
  • 学会等名: The 37th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Takamatsu, Japan
• [学会発表] Emission properties of excitons strongly localized to nitrogen pairs in GaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Harada and T. Kita
  • 学会等名: The International Conference on Nanophotonics 2010
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Emission properties of excitons strongly localized to nitrogen pairs in GaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Harada
  • 学会等名: The International Conference on Nanophotonics 2010
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)(Invited Talk)(招待講演)
• [学会発表] Interaction between Conduction-Band Edge and Nitrogen-Related Localized Levels in Nitrogen δ-Doped GaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Harada
  • 学会等名: The 37th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: 高松シンボルタワー国際会議場(香川県)(招待講演)
• [学会発表] Bound Biexciton Luminescence in Nitrogen δ-Doped GaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Harada
  • 学会等名: The 9th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed and Nano Materials
  • 発表場所: Brisbane, Queensland, Australia
• [学会発表] Magneto-Photoluminescence Spectroscopy of Exciton Fine Structure in Nitrogen δ-Doped GaAs (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiro Harada
  • 学会等名: The 30th International Conference on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: Seoul, (Korea)
• [学会発表] III-V半導体中不純物制御と励起子物性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎県)(招待講演)
• [学会発表] In-Plane Polarization Anisotropy in Vertically Stacked InAs Quantum Dots (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ikeuchi
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Nano-scale Spectroscopy and Nanotechnology
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫県)
• [学会発表] 窒素をデルタドープしたGaAsにおける励起子微細構造の反磁性シフト (2010)
  • 著者名/発表者名: 原田幸弘
  • 学会等名: 第21回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学(大阪府)
• [学会発表] GaAs中の窒素等電子トラップ束縛励起子の発光ダイナミクス (2010)
  • 著者名/発表者名: 久保輝宜
  • 学会等名: 第21回光物性研究会
  • 発表場所: 大阪市立大学(大阪府)
• [備考]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-photonics/harada/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.research.kobe-u.ac.jp/eng-photonics/harada/index.html