液滴エピタキシーによる高対称量子ドットを用いた電子相関と光子対発生の研究

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23340090
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 迫田 和彰 独立行政法人物質・材料研究機構, 先端フォトニクス材料ユニット, ユニット長 (90250513)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 液滴エピタキシー / 量子ドット / 電子相関 / 光子対 / 励起子複合体 / 有限要素法 / 配置間相互作用 / 微細構造分裂

研究概要

(1) 励起子分子からのカスケード発光によるもつれ合い光子対発生：昨年度までに，液滴エピタキシー法により格子整合系GaAs量子ドットを作製して，たいへん小さな励起子微細構造分裂を実現した。今年度は(111)A面上に作製した，高対称GaAs量子ドットについて量子もつれ光子対発生を実証し，世界最高レベルの忠実度86％を得た。
(2) 光通信波長帯への拡張：液滴エピタキシー法をInP（111)A基板上のInAs量子ドット形成に拡張することに成功し，1.3～1.55μｍ帯のPL発光を確認した。これにより，光通信波長帯での高忠実度もつれ合い光子対発生の展望が開けた。
(3) 多体系の束縛エネルギーのドット形状・ドットサイズ依存性の理論解析：昨年度までに，有限要素法による一電子状態の波動関数の算出と配置換相互作用の方法による解析を進めて，CdTe，CdS, CdSe等のII-VI族量子テトラポッドの電子状態を解析し，吸収スペクトルや蛍光スペクトルの実験観測値とよく一致する計算結果を得た。今年度はこれをII-VI族ナノプレートに適用して，実験結果をたいへん良く再現する解析結果が得られた。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Nuclear magnetization in gallium arsenide quantum dots at zero magnetic field (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Sallen, S. Kunz, T. Amand, L. Bouet, T. Kuroda, T. Mano, D. Paget, O. Krebs, X. Marie, K. Sakoda, B. Urbaszek
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: Vol. 5 ページ: 3268/1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms4268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tight-binding analysis of the electronic states in AlAs with N isoelectronic impurities (2014)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Jo, Takaaki Mano, Yoshiki Sakuma, Kazuaki Sakoda
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 115 ページ: 123501/1-5
  • DOI: 10.1063/1.4869261
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emission from a dipole-forbidden energy state in a GaAs quantum-ring induced by dressed photon (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yatsui, W. Nomura, T. Mano, H.T. Miyazaki, K. Sakoda, T. Kawazoe, M. Ohtsu
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: 115 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1007/s00339-013-7905-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Droplet epitaxial growth of highly symmetric quantum dots emitting at telecommunication wavelengths on InP (111)A (2014)
  • 著者名/発表者名: Neul Ha, Xiangming Liu, Takaaki Mano, Takashi Kuroda, Kazutaka Mitsuishi, Andrea Castellano, Stefano Sanguinetti, Takeshi Noda, Yoshiki Sakuma, Kazuaki Sakoda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 ページ: 143106/1-4
  • DOI: 10.1063/1.4870839
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exciton states of II-VI tetrapod-shaped nanocrystals (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yao, T. Kuroda, D. N. Dirin, A. Irkhina, R. B. Vasiliev, K. Sakoda
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: Vol. 3, No. 7 ページ: 977-988
  • DOI: 10.1364/OME.3.000977
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visible single-photon emission from a nitrogen impurity center in AlAs (2013)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Jo, Takaaki Mano, Takashi Kuroda, Yoshiki Sakuma, Kazuaki Sakoda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 102 ページ: 062107/1-3
  • DOI: 10.1063/1.4792315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single photon generation from an impurity center with well-defined emission energy in GaAs (2013)
  • 著者名/発表者名: Liao Zhang, Michio Ikezawa, Tatsuya Mori, Shintaro Umehara, Yoshiki Sakuma, Kazuaki Sakoda, Yasuaki Masumoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 ページ: 04CG11/1-3
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.04CG11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symmetric quantum dots as efficient sources of highly entangled photons: Violation of Bell’s inequality without spectral and temporal filtering (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kuroda, Takaaki Mano, Neul Ha, Hideaki Nakajima, Hidekazu Kumano, Bernhard Urbaszek, Masafumi Jo, Marco Abbarchi, Yoshiki Sakuma, Kazuaki Sakoda, Ikuo Suemune, Xavier Marie, Thierry Amand
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 88 ページ: 041306(R)/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.88.041306
  • 査読あり
• [雑誌論文] Size-dependentcontactangleofGadropletsonGaAs (2013)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Jo, Takaaki Mano,Yoshiki Sakuma,Kazuaki Sakoda
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 378 ページ: 5-7
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-assemblyofGadropletsattachedtoGaAsquantumdots (2013)
  • 著者名/発表者名: Martin Elborg, Takeshi Noda, Takaaki Mano, Masafumi Jo, Yoshiki Sakuma, Kazuaki Sakoda
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 378 ページ: 53-56
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.155
  • 査読あり
• [学会発表] InAs薄膜を用いたGaAs(111)A面上格子緩和InGaAsの成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 間野高明，Ha Neul，三石和貴，黒田隆，大竹晃浩，Andrea Castellano，Stefano Sanguinetti，野田武司，佐久間芳樹，迫田和彰
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 20140317-20140320
• [学会発表] 液滴エピタキシー法によるInP(111)A基板上InAs量子ドットの作製とその1.3μm及び1.55μm帯発光 (2014)
  • 著者名/発表者名: Ha Neul，劉祥明，間野高明，黒田隆，三石和貴，野田武司，佐久間芳樹，迫田和彰
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学（神奈川県相模原市）
  • 年月日: 20140317-20140320
• [学会発表] Nanophotonics studies based on modern optics and materials science (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Sakoda
  • 学会等名: International Workshop on Wave Functional Materials
  • 発表場所: 蘇州大学（中国・蘇州市）
  • 年月日: 20131109-20131111
  • 招待講演
• [学会発表] Spectral broadening in height controlled single GaAs quantum dots formed by droplet epitaxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Ha Neul，間野高明，黒田隆，Juanita Bocquel，Paul Koenraad，Ying Lin Chou，Yu-Nien Wu，Shun-Jen Cheng，Stefano Sanguinetti，迫田和彰
  • 学会等名: 12th International Conference on ACSIN
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 20131104-20131108
• [学会発表] GaAs(111)A基板上の歪み緩和InGaAs成長 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ha Neul，Andrea Castellano，間野高明，大竹晃浩，佐久間芳樹，迫田和彰，黒田隆
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 20130916-20130920
• [学会発表] 液滴エピタキシー法による格子整合系量子ナノ構造の自己形成とその光物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 間野高明，定昌史，黒田隆，野田武司，佐久間芳樹，迫田和彰
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京田辺市）
  • 年月日: 20130916-20130920
  • 招待講演
• [学会発表] Nanophotonics studies based on modern optics and materials science (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Sakoda
  • 学会等名: The R.R. Dasari Distinguished Lecture, Indian Institute of Technology
  • 発表場所: インド工科大学カンプール校（インド・カンプール市）
  • 年月日: 20130819-20130819
  • 招待講演
• [学会発表] 半導体量子ドットを用いた量子もつれ光子対の発生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田隆，間野高明，迫田和彰，中島秀朗，熊野英和，末宗幾夫
  • 学会等名: レーザ・量子エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 20130517-20130517
  • 招待講演