研究課題
半導体量子ドット中の励起子分極の光誘起縦電場効果を解明するために、III－V族自己形成量子ドットにおいて２パルス-フォトンエコー法によりラビ振動の観測を行った。ラビ振動は第１パルスのパルスエリアの関数で測定を行った。観測されたラビ振動の形状は第２パルスの強度に対して敏感であることを明らかにした。特に、第２パルスの強度が弱い場合は、理想２準位系の形状とよく一致していたが、第２パルスの強度を増加すると、ラビ振動の第１ピークが分裂していく様子が観測された。試料の量子ドットの大きさと励起子分極のダイポールモーメントとから算出される反電場シフトと光誘起縦電場効果を考慮したブロッホ方程式を用いて、フォトンエコー法におけるラビ振動の数値解析を行ったところ、実験で観測されたラビ振動の形状の第２パルス依存性を再現することに成功した。この実験結果と数値解析結果の一致は半導体量子ドット中の光誘起縦電場効果に起因する光学効果の抽出に成功したことに対応する。詳しい数値解析により、フォトンエコー過程における光誘起縦電場効果は、第２パルス照射前と後の励起子の分布数差の変化により励起子分極の共鳴エネルギーをシフトさせるため、それにより第２パルスによる時間反転操作が不十分となり、ラビ振動の形状が理想２準位系と異なる振る舞いを示すことも明らかにした。また、チャープパルスを用いてラビ振動を観測し、その形状変化も数値解析によって再現することに成功した。現在、スペクトル分解フォトンエコー法での光誘起縦電場効果に起因する光学効果の抽出と単一量子ドット分光を用いた実験結果が得られつつある。
2: おおむね順調に進展している
半導体量子ドットにおいてフォトンエコー法により、ラビ振動の第２パルス依存性を系統的に観測し、数値解析においてもその依存性を再現することができた。この実験結果と数値解析結果の一致は半導体量子ドット中の励起子分極の光誘起縦電場効果に起因する光学効果の抽出に成功したことを意味し、今後の新しい光デバイスの実現に向けて重要な意味を持つと考えられる。
半導体量子ドットにおいてスペクトル分解フォトンエコーを測定し、さらに光誘起縦電場効果に起因する光学効果の抽出を行う。また、単一量子ドットにおけるラビ振動の励起パルス時間幅依存性等を測定する予定である。
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physica status solidi (c)
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