2009 Fiscal Year Annual Research Report
低次元電界効果素子における多体量子相関効果の分光計測
| Project Area | Optical science of dynamically correlated electrons in semiconductors |
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20104005
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
野村 晋太郎 University of Tsukuba, 大学院・数理物質科学研究科, 准教授 (90271527)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 真澄 日本電信電話株式会社NIT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究主任 (80393817)
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| Keywords | 量子井戸 / 多体量子相関効果 |
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| Research Abstract |
1、ゲート付非ドープ量子井戸試料開発
クリーンな低次元ナノ構造成長と精緻なデバイスプロセス技術を用いたゲート付非ドープ量子井戸試料開発を行った。HfO_2系絶縁膜等を表面電極とGaAs表面の間に作製し、界面準位の抑制の効果を発光測定およびCV特性から評価した。
2、ゲート付非ドープ量子井戸試料の荷電励起子発光
ゲート付き非ドープ量子井戸において、電子密度と電界を独立に制御することによって、低温での低電子密度領域での発光スペクトルでは、量子井戸界面の影響による電界に応じた発光線幅の変化と、余剰電子の増加によるランダムポテンシャルの遮蔽の効果が並存している事が明瞭に確認された。また、極低電子密度では低温で表面及びバリア層から量子井戸層に流れ込む残留電荷が発光スペクトルに大きく寄与していることを示し、残留電荷と冷却後の光励起量との関係を明らかにした。これらの結果を元に、本試料構造において試料表面に格子状ゲートを作製すると、励起子と余剰電子の量子井戸面内での運動を制御することによって荷電励起子と中性励起子の発光を制御しうる事が示された。
3、ゲート付非ドープ量子井戸を用いた分数電荷進粒子解明
ゲート付き非ドープ量子井戸構造試料を用いて分数ホール領域の発光スペクトルの研究を実施した、電子占有数ν=1/3,2/5近傍に見られる二つに分裂した円偏光発光ピークの温度依存性を調べた。観測された二つの発光ピークは、荷電励起子としての内部電子-正孔相関と二次元電子系の相関をあわせもつもの、すなわち分数荷電励起子として理解された。測定により得られた発光強度の温度依存性は分数量子ホール状態のギャップエネルギーを反映していることが見いだされた。
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