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当該研究では、離散化された光場と零次元励起子の混成励起状態である共振器ポラリトンのエネルギー緩和過程を、少数個(数個〜十数個)の零次元構造からの発光を検出、解析することにより明らかにすることを目的とする。
平成13年度では、まず連続光場モード中のII-VI族半導体量子ドット構造のエネルギー緩和過程を対象とし、検討を行った。
II-VI族半導体量子ドット構造のエネルギー緩和過程を調べるに当たり、ZnSe上にMOVPE法により形成した平均ドット高さ1.7ML〜6.6ML(密度約2×10^9cm^<-2>)のCdS自己組織化量子ドット構造を用いた。これらの試料の発光及び励起スペクトル測定を行い、自由空間中でのII-VI族半導体量子ドット構造のエネルギー緩和に関する検討を行った。
発光スペクトルの励起波長依存性より、エネルギー的にフォノンと結合可能な準位を持つドットにフォノン放出による高速な励起子の分布が生じること、また、励起スペクトルにより検出するエネルギー(ドットサイズ)をチューニングして緩和効率を検討した結果、励起子とLOフォノンの結合強度はドットサイズに強く依存し、より小さなドットの場合に高効率なエネルギー緩和が生じることが判った。(投稿中)
更に、このCdSドットを一次元微小共振器構造中に埋め込んだ構造を作製し、共振器ポラリトンを観測することに成功した(文献1)。これまで共振器ポラリトン研究に際しては、試料作製時にDBR層に誘電体膜を利用することが多く、共振器部分とミラー部分を別々に作製する必要がある等、試料作製プロセスが複雑であった。当該研究では、上下のDBR層も含め試料構造全体をII-VI族半導体で構成することにより一貫した試料作製が可能であり、表面や界面に生成する欠陥を抑えられるといった利点を持つ。このため、平成14年度の研究では、共振器ポラリトンのエネルギー緩和過程を今年度の成果を基にして効果的に議論できると考えられる。
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