偏光制御量子ドット材料とサブバンド間遷移面型受光デバイスへの応用

偏振控制量子点材料及其在子带间过渡平面光电探测器器件中的应用

基本信息

批准号：
15656018
负责人：
和田修
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

量子ドット材料では3次元的な量子閉じ込めによる線形・非線形応答の大幅な増強が期待され、一方、サブバンド間遷移現象では、単極キャリア動作による超高速性が期待される。しかし、本来等方性をもつはずの量子ドットは現実には扁平形状を持ち、これに起因する偏光依存性のためにサブバンド間遷移との融合のメリットは十分には期待できなかった。これに対し、本研究ではドットそのものの構造、歪み、界面などの諸特性を制御することを通じて量子ドットの偏光特性の制御にまで踏み込むことにより、光学的に等方性の高い量子ドットを実現し、量子ドットの新しい有用性を明らかにするものである。これまでの我々の研究によって、量子ドット形状が試料端面で観測される偏向特性に重大な影響を及ぼすこと、多層化したコラムナドット構造によって偏向無依存化が達成出来ることが明らかになった。また、昨年度量子ドットキャップ層の組成の制御によって偏向特性が制御出来ることを発見した。本年度はこれらの現象と機構をさらに詳細に検討した結果、ドットの形状によるキャリア閉じこめの制御、およびキャップ層組成変化による歪分布の制御によって、偏向特性の変化が生ずることが確認された。また一方、光吸収およびキャリア収集効率特性を反映するものとして励起フォトルミネッセンス特性を詳細に解析した結果、キャップ層組成の変化に伴う歪みのドット内分布が変化し、これを通じてキャリア状態の空間的分布が大きく変化することが明らかになった。この現象は、量子ドットの偏向特性を決定する大きな要因と考えられ、キャップ層組成による偏向特性の制御メカニズムが明らかにすることができた。これらの量子ドットのs-pサブバンド間遷移エネルギーは典型的な試料において70meVであるが、ドットの形状他のパラメータで制御出来ることは既に観測されている。これらの結果を総合すると、形状と歪みを制御した我々の量子ドットで、等方的偏向特性をもつ量子ドットがはじめて実現出来ることが明らかになり、赤外受光素子などサブバンド間遷移現象と組み合わせた面型素子への展開が可能となることが立証された。

预计由于三维量子限制，量子点材料有望显着增强线性和非线性响应，而预计由于单极载体操作而导致的超频带过渡现象有望提供超快速的性能。但是，量子点本质上应该是各向同性的，实际上具有平坦的形状，并且由于这是由此引起的极化依赖性，因此并未完全期望与间间隔融合的优点。相比之下，这项研究涉及通过控制点本身的结构，失真和界面来控制量子点的极化特性，从而实现了高度光学上的各向同性量子点，从而揭示了量子点的新实用性。我们先前的研究表明，量子点形状对在样品边缘表面观察到的偏转特性具有显着影响，并且可以通过多层柱点结构实现挠度独立性。此外，去年，人们发现可以通过控制量子点盖层的组成来控制偏转特性。今年，我们更详细地研究了这些现象和机制，并确认，由于点的形状控制了载体限制，并且由于帽层组成的变化而导致的失真分布控制可能会发生偏转特征的变化。另一方面，对反映光吸收和载体收集效率的特性的激发光致发光特性的详细分析表明，由于盖层组成变化的变化而导致的菌株分布在载体状态的空间分布发生显着变化。人们认为这种现象是确定量子点的挠度特征的主要因素，并且可以阐明由于帽层组成而控制偏转特性的机制。在典型样本中，这些量子点的S-P间频带过渡能为70 MEV，但已经观察到它可以由DOT形状的其他参数控制。综上所述，可以发现，具有各向同性挠度性能的量子点可以在我们的量子点中首次实现，这些点可以控制形状和失真，并且可以与Intersubband Transition Transition Termomena结合使用，例如Assubband Trundition Theromena，例如Assubband Trundity现象。