2020 年度研究成果報告書

Efficient Single Photon Emission From III-Nitride Quantum Dots

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	19K15039
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関	東京大学
研究代表者	Holmes Mark 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (90760570)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード	量子ドット / 半導体
研究成果の概要	短波長(300nm付近)で発光する窒化ガリウム量子ドットに適用するphotonic Bullseye構造のデザイン、作成、及び光学評価を行なった。実際に作成したbullseye構造を用いて、窒化ガリウム量子ドットからの光子取り出し効率を上昇させることに成功するができた。ベストデータでは、実験的に5％以上の取り出し効率(レート＝4.36MHz)を実現することができた（対物レンズの開口数＝0.4の場合）。無加工量子ドット(同じ波長で発光するもの)の理論的な最大光子取り出し効率値と比較すると、四倍程度の取り出し効率を実現することができたこと言える。
自由記述の分野	quantum materials　量子マテリアル
研究成果の学術的意義や社会的意義	量子ドット単一光子源は、量子コンピューターや量子鍵配送、真乱数生成という技術の基本素子として有望であるが、発光の取り出し効率は低いという問題がある。本研究では、Photonic Bullseye構造を作成することによって、窒化ガリウム半導体でできた量子ドットからの光子取り出し効率を上昇させることに成功した。窒化ガリウム量子ドットは、高温動作も可能・幅広い波長帯で発光が可能であるため、将来の量子技術の発展には注目されている。将来のデバイスを実現するため、取り出し効率の高いものが必要となる。