II-VI族化合物半導体低次元構造における励起子ダイナミクスの研究

II-VI化合物半导体低维结构中的激子动力学研究

基本信息

批准号：
07650052
负责人：
川上養一
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、II-VI族半導体量子井戸構造における励起子発光のダイナミクスが井戸幅、バンドオフセット、励起密度、温度等の条件によりどのように変化するかを評価し、励起子の局在化、励起子の多体効果に基づく発光遷移過程に関する基礎物性評価を行うことを目的とする。以下に、本年度の研究で得られた結果を示す。1.2チャンバー分子線エピタキシ-(MBE)法によりn^+-GaAs基板上に一旦n-GaAsバッファ層を成長させ、その上にZnSeベースの多層構造を成長させることで原子層レベルで平坦で高品質な界面を形成させる技術を開発した。この事により、非輻射再結合中心濃度を低減することに成功した。2.時間分解フォトルミネッセンス測定により、ZnCdSe/ZnSSeおよびZnSe/ZnMgSSe量子井戸構造において混晶効果や量子井戸界面のゆらぎによりよって誘起される励起子発光の局在化過程を評価した。高励起下に励起子分子発光に基づいて生ずる早い輻射再結合過程を初めて観測した。これらの発光の輻射再結合寿命は、約6〜30psと非常に小さく、巨大振動子強度が実現されているものと予想される。これらの特性は、レーザ発振の低しきい値化や励起子の非線型性を利用した光変調素子の応用上重要であり将来の応用が期待される。3.擬一次元(量子細線)、擬零次元系(量子箱)が実現されれば、室温における励起子効果は非常に大きくなるものと期待される。その試みとして、励起子、励起子分子結合エネルギーの理論計算を行うとともに(110)へき開面上への成長によるT字型量子細線構造の作製に関する基礎成長条件を検討した。

在这项研究中，我们评估了II-VI族半导体量子阱结构中激子发射的动力学如何根据阱宽度、能带偏移、激发密度和温度等条件而变化，并研究了激子局域化。这项研究的目的是评估基于激子多体效应的发射跃迁过程的基本物理性质。今年的研究结果如下所示。 1.2 首先使用腔室分子束外延（MBE）方法在n^+-GaAs衬底上生长n-GaAs缓冲层，然后在其顶部生长ZnSe基多层结构，可以实现平坦度和高质量我们开发了一种技术来形成独特的界面。结果，我们成功地降低了非辐射复合中心的浓度。 2.通过时间分辨光致发光测量，我们评估了ZnCdSe/ZnSSe和ZnSe/ZnMgSSe量子阱结构中混合晶体效应和量子阱界面涨落引起的激子发射的局域化过程。我们首次观察到在高激发下发生的基于激子分子发射的快速辐射复合过程。这些发射的辐射复合寿命极小，约为6至30 ps，预计将实现巨大的振荡器强度。这些特性对于利用激光振荡的低阈值和激子的非线性的光调制器件的应用具有重要意义，有望在未来得到应用。 3.如果实现准一维（量子线）和准零维系统（量子盒），室温下的激子效应预计会变得非常大。为此，我们对激子和激子-分子结合能进行了理论计算，并研究了通过在（110）解理面上生长来制造T形量子线结构的基本生长条件。