| 研究概要 |
新しい原理に基づくレーザーであるポラリトンレーザー実現の候補として、GaN系の多重量子井戸を考えた.しかし、井戸ごとに組成揺らぎが生じ、異なる井戸同士のポラリトン結合を妨げることが障害になることが予想された.そこで、本研究では、直径100nm程度の柱状結晶であるナノコラムを用いることでそれを解決しようと計画した.しかし、現実にはポラリトン結合の確認には至らず、コラムという形状に起因する光学特性の研究に集中した.
GaNナノコラムは通常の薄膜やバルクに比べて非常に良く光るが,その原因はコラム側面からのポラリトン発光が寄与していることが判明した.また,励起子の束縛エネルギーはバルクと変わらないのに,励起子分子の束縛エネルギーが大きくなっていることを見いだした.直径100nm程度という大きさでは電子系は1次元ではないが,励起子分子の大きさになるとこの程度の直径でも閉じこめ効果を受けることがわかった.
InGaN/GaNナノコラムでは,InGaNを量子ディスクとして挿入したものと,InGaNのナノコラムにしたものとを比較した.InGaNナノコラムでは,バルクと同じ広く分布した束縛励起子からの発光が現れたが,量子ディスクの方では,単一の束縛状態からの発光が確認された.このことは,一つのInGaN/GaNナノコラムは単色で発光していることを意味しており,今後の発光デバイスへの応用に関して重要な情報をもたらした.
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