| 研究概要 |
本研究では, 短周期超格子半導体AIAs/GaAsに厚さの異なる井戸層を挿入した試料における二次元励起子を対象にし, ピコ秒時間分解分光法によって励起子局在化のダイナミクスを解明し, 超格子層に垂直な方向の励起子の移動と局在化との関係を明らかにすることを目的とした. この目的遂行のために, 低い強度の励起光に対する微弱な発光の時間変化を測定する事ができる時間相関シングルフォトンカウンティング装置として, 定比率微分弁別器と高速タイミングアンプおよびその電源を購入した. モード同期レーザーと組み合わせてピコ秒時間分解分光装置を整備することができた.
2年間にわたる研究の結果, バリヤ層の薄い超格子構造GaAs/AIAsでは, ピコ秒時間領域の発光ダイナミクス解析により, トンネル効果を伴った再結合過程の存在を初めて見いだすことが出来た. 更に, 深い井戸層を超格子層に一層だけ挿入した試料では, 層に垂直な方向の光キャリヤ移動と励起子移動が観測された. 特に, 超格子層のキャリヤの流れ出しが, 深い井戸層のキャリヤ吸い込みに垂直に関係することが発光のダイナミクスから明らかになった. この垂直方向の伝導現象は, バリヤ層の厚さに強く依存し, トンネル効果の増大からミニバンド形成への移行をバリヤ層の厚さを変えることによって明らかすることが出来た. 超高速時間分解分光を用いた上記の研究により, 光キャリヤ励起子の井戸型ポテンシャルへの閉じ込め, 即ち, 局在化と量子井戸の結合による新たな三次元性に基づく垂直伝導との関係に関する知見を得ることが出来た.
これらの研究成果は, 既にPhysical Review, Applied Physics LettersおよびJournal of Luminescence で報告されており, 更に, 詳細な報告も行う予定である.
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