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低次元半導体の励起子には、空間次元の量子閉じ込め効果によるサブバンド分裂に従って、バルク系では現れない多チャンネル散乱状態であるFano共鳴(FR)状態が発現する。従来の低次元励起子におけるFRの理論は散乱問題としての側面を有していないため、FR状態を正確に理解する際に様々な弊害が生じる。本研究では、これらの問題点を全て克服した新しい低次元励起子の多チャンネル散乱理論を構築することに成功した。このFR理論では、価電子帯混合を考慮したLuttinger Hamiltonianに断熱展開法とR行列伝搬法を適用することによって散乱状態を記述している。これにより、自然スペクトルや共鳴幅等の計算をab initioに遂行できるようになり、実験との詳細な比較も可能となった。GaAs/Al_xGa_<1-x>Asの量子井戸や超格子(Wannier-Stark ladder (WSL))における励起子に上記の理論を適用し、井戸幅や電場、磁場の強さを変化させた際の、FRスペクトルの強度、形状、共鳴幅等の詳細な変化の様子を調べた。とりわけ、単一量子井戸では、井戸幅が大きくなるにつれて価電子帯混合に起因する重なり共鳴が重要となる。非対称二重量子井戸では、異なる井戸層に起因する電子・正孔対による励起子が価電子帯混合を媒介としある程度大きな振動子強度を有し、その存在が実験でも観測されている。また、WSL励起子系では、印加電場の強さの変化による擬2次元系からバルク系への次元遷移の際、FRが重要な役割を果たしていることが分かった。
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