微小開口プローブを用いた励起子コヒーレンスの空間分解観測と制御

使用微孔径探针对激子相干性进行空间分辨观察和控制

基本信息

批准号：
07234214
负责人：
斎木敏治
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Kanagawa Academy of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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

フォトン走査トンネル顕微鏡を用いることにより,励起子コヒーレンスに起因した大きな非線形応答を高分解能で観測・制御することを考える.このとき,プローブの励起・検出感度が最も深刻な問題となるため,最適プローブの設計・作製が必要となる.先鋭化ファイバ・プローブに金属微小開口を作製する場合,先端までの光の伝達効率はプローブの形状に大きく依存する.先端角および導波部分の長さの異なるプローブに対して,それらの伝達効率の開口径依存性を測定した結果,金属クラッド導波路のカットオフ領域が光量の大きな減衰をもたらしていることが明らかとなった.次にこの結果をもとにプローブ形状の最適化をおこなった.光ロスの小さい領域を十分長くとり,カットオフ径以後は極力短くなるように工夫をおこなった.このような形状のプローブについて伝達効率を評価した結果,従来の先端角の小さなプローブに比べ,効率が1桁以上向上していることがわかった.このプローブを用いた半導体素子の空間分解分光のデモンストレーションとして,棟方向p-n接合における遷移領域の位置,幅,発光特性の評価をおこなった.特に接合領域内において局所的な発光強度の変化が検出された.局所励起と局所検出を同時におこなうことにより,300nm程度の分解能が得られた.この大きさはキャリアの拡散距離よりも十分短いものとなっており,本実験で開発したプローブが分解能,感度の点で優れていることを示している.この他に電流注入による発光測定,局所励起による光電流測定を高分解能でおこなっており,試料の内部構造など新たな知見が得られた.今後は,この最適化プローブにより,低温における半導体量子井戸,ドットの発光寿命,非線形感受率を測定する予定である。

考虑使用光子扫描隧道显微镜观察和控制由激子连贯性和高分辨率引起的大型非线性响应。在这种情况下，探针的激发和检测灵敏度是最严重的问题，因此必须设计和制造最佳探针。当在锐化的纤维探针中制造金属微开放时，向尖端的光透射效率在很大程度上取决于探针的形状。波导部分的尖端角度和长度。用不同形状的探针传输效率的孔径直径依赖性的测量表明，金属clad波导的截止区域会导致光量大大衰减。接下来，基于此结果，我们优化了探针的形状。我们努力使该区域的光损失较小，并尽可能缩短截止直径。我们评估了具有这种形状的探针的传输效率，并发现常规方法是具有常规方法。发现与探针尖端较小的探针相比，该效率的提高已超过一个数量级。为了证明使用此探针使用该探针的半导体装置的空间分辨光谱法，评估了P-N结构在构建方向上P-N结中过渡区域的位置，宽度和发射特性。特别是，在连接区域内检测到发射强度的变化。通过同时执行局部激发和局部检测，获得了约300 nm的分辨率。这种尺寸比载体扩散距离短，表明该实验中开发的探针在分辨率和灵敏度方面都优越。此外，以高分辨率进行了通过电流注入和光电流测量进行的测量，并获得了样本的内部结构等新发现。将来，该优化的探针将用于测量半导体量子井和低温下的发射寿命和非线性敏感性。