研究課題
窒素(N)をドープしたGaAs中の等電子トラップから発生する単一光子の特性制御に関して、(1) フォトニック結晶によるGaAs中のNN_A準位のパーセル効果、(2) ショットキーダイオード中に埋め込んだNN_Aセンターの荷電発光の探索、(3) GaAs中の単一NXセンターから生ずる単一光子の2光子干渉による非識別性評価、(4) NXセンターの共鳴励起PL発光とラビ振動の4項目について研究を進めた。主な成果は以下のとおり。(1)では、L3共振器内に平均1個のNN_A発光センターが存在する程度までN濃度を希薄化したサンプルを準備し、顕微PLの増強を調べた。その結果、複数の共振器において、フォトニック結晶未加工部と比べて数十倍強いPL発光を確認した。2次の自己相関関数を調べたところ、明瞭なアンチバンチング、すなわち単一光子発生が確認され、1個のNN_Aセンターが共鳴発光していることがわかった。また、増強したNN_Aの発光寿命は2nsであり、未加工部の6nsより短くなっていた。これらの結果は、単一NN_A発光センターのパーセル効果による自然放出の増強を示している。(2)では、n+ GaAs(001)基板上にδドープしたGaAs:N層とAlGaAs電流阻止層からなるショットキーダイオード構造を試作し、NN_Aの荷電発光の有無を調べた。試作したダイオードの正常動作を確認するとともに、バイアス電圧を変えることでNN_Aの発光強度が変化すること、NN_Aとは異なるエネルギー位置に新たな発光も確認した。詳細は今後の課題である。(3)では、単一NXセンターを非共鳴のパルスレーザー励起して得られる単一光子列に時間遅延を与え、2光子をビームスプリッターに同時入射させる実験を行った。この結果、弱いながらも2光子干渉の観測に成功した。今後、共鳴励起を行えば干渉性は大幅に改善すると考えられる。(4)では、ピコ秒のパルスレーザーを使って単一NXセンターの共鳴励起を行うことで、PL発光強度のラビ振動の観測に成功した。
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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