縦型二重量子ドット中の電子の電子間相互作用とダイナミクスの研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12640311
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 藤井 研一 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10189988)
• 研究分担者: 小堀 裕己 甲南大学, 理工学部, 助教授 (90202069)
• キーワード: 縦型二重ドット / 遠赤外磁気光吸収 / 光誘起ポテンシャル変調 / ドット内結合変化

研究概要

1)GaAs/AlGaAs二重ヘテロ構造を用いて、縦型二重量子ドット構造を作成し、2層のドットの電子による吸収ピークを観測した。このドット構造における縦方向のバリア層であるAlGaAs層をパルスバンドギャップ光で励起した場合、励起強度、遅延時間変化とともにピークシフトを観測した。このピークシフトには2層のドット間の結合状態に関する情報が含まれることがシミュレーションより分かった。
2)さらにこの結合状態変化を定量的に調べるため、短パルスレーザーを用いて高速時間分解光ルミネッセンス測定装置および時間分解光検知サイクロトロン共鳴測定装置を作成し、量子ドット構造作成の元となるGaA/AlGaAsヘテロ接合試料中の2次元電子系(2DEG)の発光ピーク(Hバンド)の励起光依存性を調べた。Hバンド発光が励起光の波長に強く依存すること、発光の時間変化が短パルス励起光以外にAlGaAs層を励起するために加えた光照射により特徴的なテイルを持つことが分かった。AlGaAs層の励起により生成された電子-正孔対の内、電子はポテンシャルに影響し、正孔はGaAs層に流れ込むことを明らかにした。このことは量子ドット構造の光誘起ポテンシャル変調結果を裏付けるものと考えられ、結合量子ドット構造における結合変化の基礎を与えるものと考えられる。
3)このような遠赤外磁気光吸収測定をInGaAs/InAlAsヘテロ接合試料に適用した結果、ゼロ磁場スピン分離エネルギー、Δ_Rを求めることが出来た。この測定はΔ_Rを系統的に調べる手段となることを示し、さらにバリア層であるInAlAs層の光励起により、Δ_Rを光の強度、パルス光励起後の遅延時間によりコントロール出来ることも分かった。これらは上で述べた光誘起のポテンシャル変化に基づいており、今後ヘテロ接合のさまざまな物性測定に応用できることも分かった。

研究成果

• [文献書誌] K.Fujii, et al.: "Determination of Reshba Spin Splitting in In_xGa_<1-x>As/In_yAl_<1-y>As by means of Far-Infrared Magneto-Optical Absorption"Physica E.. (to be published). (2002)
• [文献書誌] K.Fujii, et al.: "Lineshape analysis of electron cyclotron resonance in IngaAs/InAlAs heterostructures"IPAP Conf.Series 2. 230-232 (2001)
• [文献書誌] K.Fujii, et al.: "Influence of host atom on Mn emission in II-VI superlattices"Physica B. 302-303. 312-315 (2001)
• [文献書誌] K.Fujii, et al.: "Far-infrared magneto-optical absorption of vertically aligned double dot array system"Jpn.J.Appl.Phys. 40. 2087-2091 (2001)
• [文献書誌] 藤井研一 他: "縦型結合ドット配列中の電子状態"信学技報. ED2000-270. 69-75 (2001)
• [文献書誌] T.Mitamura, et al.: "Magnetoluminescence in Mosulation-Doped GaAs Quantum well"IPAP Conf.Series 2. 204-206 (2001)
• [文献書誌] K.Fujii, et al.: "Optically controlled confined potential of a vertically aligned double-dot array system"Superlattices and Microstructures. 27. 353-357 (2000)
• [文献書誌] H.Kobori, et al.: "Linewidth study of electric dipole induced spin resonance in uniaxially stressed n-InSb in far infrared regions experimental"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 2315-2323 (2000)
• [文献書誌] K.Fujii, et al.: "Optically tuned coupling of vertically aligned double dot array system"Proc.25th Int.Conf.Phys.Semicond., Osaka. 1301-1303 (2000)
• [文献書誌] K.Sugihara, et al.: "Linewidth study of electric dipole induced spin resonance in uniaxially stressed n-InSb in far infrared regions theoretical"J.Phys.Soc.Jpn.. 69. 3084-3089 (2000)
• [文献書誌] H.Nakata, et al.: "Photoluminescence of two dimensional electron system excited by far infrared cyclotron resonance in GaAs/AlGaAs double heterostructure"J.Lumi.. 87-89. 366-368 (2000)