| 研究概要 |
本年度は自然放出発光素子の室温動作に向けて,素子構造パラメータの条件確認および共振器面内構造が及ぼす自然放出制御への影響を明らかにすることを目的に研究を進めた.これは,以前試作した3端子微小共振器発光素子において見られた問題点,即ち1)活性領域以外での発光が起こる場合があること,2)従来の光励起下の実験と異なって放射パターンが空間的に非対称であり,また伝達効率が低い原因を明らかにするためである.1)については,pn接合の各ドーピング量(のバランス)強くに依存することが明らかになった.これは本研究で対象としている3端子発光素子は通常の2端子pn接合発光ダイオードとは大きく構造が異なり,注入した正孔がn領域を通過する必要があるためpおよびn領域の空乏層厚さ,従って接合面での静電位を適切に設定する必要があることを意味している.一方2)に関しては,微小共振器表面に金属グレーティングを作製した素子において光励起下で実験を行ったが,グレーティングの影響は小さいものであった.この結果は非対称な放射パターンが電流注入下でのみ起こっていることを意味しており,光励起と同様の状態,即ち発光領域が十分に広がった場合には,電極の影響が極めて小さく,また,表面グレーティングによる自然放出光制御は有効でないことを示唆している.これらの結果は,今後の素子設計上,重要な指針を与える.本年度はさらにQ値の高い半導体微小共振器において形成される共振器ポラリトンに関する研究も行った.200fsのパルス幅で励起した共振器ポラリトンからTHz領域の電磁波が発生することを明らかにした.この結果により,Q値の高い微小共振器中での電子・光子相互作用が大きく改変され,Fermiの黄金律に従う単調な励起の減衰ではなく,電子系と光子系が周期的にエネルギーを交換するいわゆるラビ振動が起こることを直接的に示した.
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