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混晶半導体を用いた極微細線構造等の多次元量子井戸の特性についてモデルによる研究を行なうと共に(量子井戸ワイヤ)、その基礎固めといつ意味で1次元量子井戸系での種々の理論的研究を行った。 この系での光学的特性に重要な役割を演ずる励起子について、以下の点が明らかになった。
(1)2及び3次元量子井戸に対し束縛エネルギー、光振動子強度のモデル計算を行った。 その結果、多次元量子井戸では励起子の量子サイズ効果が1次元量子井戸に比較しずっと大きく、束縛エネルギー、光振動子強度が非常に大きくなる事が示された。 この特性は光デバイスへの応用に対し非常に有用である。
(2)1次元量子井戸での励起子光遷移の選択則を、バニド間遷移要素が許容及び非許容の両方の場合に導びき、又、その光振動子強度の井戸幅依存性を明らかにした。 特にGaAs-AlAs量子井戸系に対し、実験グループと共同で、理論及び実験の両面から井戸幅を小さくした時の光振動子強度の増大を明らかにし、又、それが励起子波動関数の2次元に伴なう収縮になっている事を示した。
(3)励起子の電場効果として、エネルギー及び光振動子強度を励起子が付随している電子及び正孔のサブバンド依存性という点から研究を行った。 その結果、励起子エネルギーの電場によるシフトはサブバンドに大きく依存する事、又、電場が大きくなると電場が0の時の許制遷移が光振動子強度を持ち、許容遷移と同じオーダーの大きさになってくる事が理論的に示された。 これは最近の光吸収、光電流スペクトルの実験を良く説明する。
(4)1次元量子井戸の励起子では1般に電媒定数が井戸部とバリア部で違う事を考慮する必要がある事、 又、励起子とフォノン(LO)の相互作用が重要である事を示した。
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