半導体ナノ構造の量子光物性とその応用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11212201
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 荒川 泰彦 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (30134638)
• 研究分担者: 榊 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90013226) ; 白木 靖寛 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00206286) ; 三浦 登 東京大学, 物性研究所, 名誉教授 (70010949) ; 長田 俊人 東京大学, 物性研究所, 助教授 (00192526) ; 平川 一彦 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10183097)
• キーワード: 電子デバイス / 量子エレクトロニクス / 量子コンピュータ / 量子細線 / 量子ドット

研究概要

15年度も引き続き書きのテーマを中心に日英共同研究を進めた。
(1)量子トンネル効果におけるカオス現象(東大 □Nottingham大)
三浦らは、Nottingham大学のEaves教授との共同で、半導体2重障壁共鳴トンネルデバイスにおける強磁場下共鳴トンネル電流を測定し、カオスに特有な現象を見出した。当共同研究では先にトンネルデバイスに磁場を障壁層に垂直な方向から傾けて加えた場合、量子ポテンシャルによる量子化と磁場によるランダウ量子化が混合しあい、きわめて複雑な準位列が形成されるが、共鳴トンネル電流にピークとして観測されるのはこのうちの"Scar function"とよばれる波動関数に対応する周期的な準位だけであることを見出した。
(2)窒化ガリウム半導体の光物性(東大□Oxford大学、Nottingham大)
Oxford大のRyan教授らと、窒化物半導体の蛍光および吸収におけるフェムト秒ダイナミックスの研究を行い、レーザ発振の利得のダイナミックスを明らかにするとともに、単一量子ドット分光を進めた。荒川、三浦らは、Eaves教授と窒化物半導体の磁気光学効果について共同研究を進め、窒化物半導体バルクおよびヘテロ構造についてサイクロトロン効果を明らかにし、有効質量の議論をすると共に、強磁場中の傾向測定を行った。
(3)ナローギャップ半導体量子井戸のサイクロトロン共鳴における電子間相互作用とスピン準位間の緩和現象(東大□Imperial College)
三浦、安藤は、Imperial CollegeのStradling教授と共同でInAsをベースとするナローギャップ半導体の量子井戸構造について超強磁場下でのサイクロトロン共鳴の測定を行い、強磁場とナローギャップ半導体に特徴的な新しい現象を見出した。

研究成果

• [文献書誌] K.Asano, T.Ando: "Role of electron spin in integer quantum Hall photolumine scence"Solid State Commun.. 127. 755-763 (2003)
• [文献書誌] M.Saito, T.Inokuchi, E.Ohmichi, K.Uchida, T.Osada: "Transport Measurements for Low-Dimensional Conductors under Ultra-High Magnetic Fields Beyond 100T"Synth.Met.. 133-134. 133-135 (2003)
• [文献書誌] N.Sekine, Y.Shimada, K.Hirakawa: "Dephasing mechanisms of Bloch oscillations in GaAs/Al0.3Ga0.7As Superlattices investigated by time-resolved terahertz spectroscopy"Appl.Phys.Lett. 83・23. 4794-4796 (2003)
• [文献書誌] Y.Shimada, K.Hirakawa, M.Odnoblioudov, K.A.Chao: "Terahertz Conductivity and Possible Bloch Gain in Semiconductor Superlattices"Physical Review Letters. 90・4. 046806-1-046806-4 (2003)
• [文献書誌] T.Nakaoka, T.Kakitsuka, T.Saito, S.Kako, S.Ishida, M.Nishioka, Y.Yoshikuni, Y.Arakawa: "Effect of strain variation on photoluminescence from InGeAs quantum dots in air-bridge structures"Phys.Stat.Solidi. 238(2). 289-292 (2003)
• [文献書誌] T.Nakaoka, T.Kakitsuka, T.Saito, S.Kako, S.Ishida, M.Nishioka, Y.Yoshikuni, Y.Arakawa: "Strain-induced modifications of the electronic states of InGeAs quantum dots"J.Appl.Phys.. 94. 6812 (2003)