2002 Fiscal Year Annual Research Report
半導体超格子を用いたコヒーレントフォノン共鳴トンネルデバイスの設計
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13650001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
水野 誠司 北海道大学, 大学院・工学研究科, 講師 (90222322)
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| Keywords | フォノン / 超格子 / 共鳴透過 / トンネル効果 / 局在振動モード |
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| Research Abstract |
フォノンを制御するデバイスを設計するための基礎を与えることを目標に、フォノンの共鳴トンネル効果が生じる2重障壁系(2つの超格子でバルク層を挟んだ系)を取り上げ、透過率、反射率の計算をはじめとする理論的な解析を行った。昨年度は、界面に垂直方向の波数ベクトルを持つフォノンの共鳴周波数および局在定数のexplicitな表式を導出したが、今年度は、界面に対して斜めの波数ベクトルをもつフォノンの解析を数値計算的手法を用いて行った。この場合、周波数ギャップは、対応するブラッグ反射の型(すなわち、モード変換を伴うブラッグ反射がおきるか、モード変換を伴わないブラッグ反射が起きるか)に応じて分類できる。本研究では、定性的に異なる型の周波数ギャップ中に生じる局在モードの違いを明らかにし、それぞれの局在モードを介して生じるコヒーレントフォノンの共鳴トンネル効果の様子を調べた。
さらに、今年度は、cap layerを有する超格子に対しても同様な計算を行い、cap layerに局在する振動モードの固有振動数および局在定数の表式(界面に垂直方向の波数ベクトルを持つフォノンに対するもの)を導出することにも成功した(cap layerを有する超格子に基板側からフォノンを入射する場合を考えると、この系も、フォノンに対する2重障壁系と見なすことができる。)。固有振動数(共鳴周波数)と局在定数はcap layerの厚さに関して周期的に変化するが、今回我々の導出した解析解を用いることによって、この周期性の明確な説明も与えられた。この結果は、Japanese Journal of Applied Physicsに掲載予定である。
また、本年度と昨年度に得られた研究成果およびその基礎となる研究をまとめたReviewがTransworld Research Network社から単行書"Recent Research Developments in Physics, Vol.3"(分担執筆)として近々出版される予定である。
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Research Products
(7 results)
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[Publications] Seiji Mizuno: "Resonant interaction of bulk phonons with phonons localized at a superlattice-liquid interface"Physica B. 316-317. 230-233 (2002)
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[Publications] Seiji Mizuno: "Eigenfrequency and decay factor of the localized phonon in a superlattice with a defect layer"Physical Review B. 65.19. 193302-1-193302-4 (2002)
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[Publications] Seiji Mizuno: "Acoustic phonons localized at an interface between superlattice and liquid"Applied Surface Science. 190. 191-195 (2002)
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[Publications] Seiji Mizuno: "Anomalous delay of phonons reflected from a surface of superlattice"Applied Surface Science. 190. 196-200 (2002)
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[Publications] Seiji Mizuno: "Phonon propagation through a superlattice-solid interface : localized vibrational modes and resonant transmission"Physica E. (in press). (2003)
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[Publications] Seiji Mizuno: "Eigenfrequency and decay factor of the localized vibrational mode in a semi-infinite superlattice with a cap layer"Jpn.J.Appl.Phys.. 42.5(in press). (2003)
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[Publications] Seiji Mizuno: "Recent Reserch Developments in Physics"Transworld Research Network(in press). (2003)
