窒素配列ナノ構造の局所光応答とコヒーレントデバイス応用

氮取向纳米结构的局部光响应和相干器件应用

基本信息

批准号：
20045011
负责人：
喜多隆
金额：
$ 3.26万
依托单位：
Kobe University
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20045011/
关键词：
不純物アイソエレクトロニック発光 GaAs 窒素ペア光子放出

项目摘要

本研究ではエピタキシャル結晶成長技術で制御した不純物原子オーダリングを利用してGaAs中に窒素ペアの配列ナノ構造を創り上げ、配列構造で制御可能な単一光子生成やコヒーレンスにかかわる新しい量子情報通信機能を実証を目指している。窒素ペアの配列ナノ空間構造の作製と励起子状態の磁場制御窒素ペアを配列させて作製するためにわれわれはGaAs(001)表面のオーダリングを利用した。特に(2x4)再構成構造のGaダイマに優先的に吸着する窒素は(001)面上に均一な窒素ペア構造を造ることを見出した。これらペア構造の形状異方性によって励起子は微細構造分裂することを昨年までに見出している。光子源としてこの励起子準位を利用するには微細構造分裂状態を制御することが必要になる。本年度は磁場によって、この励起子微細構造の精密な制御について実証した。その結果、窒素ペアはC_<2v>の対称性を有し、反磁性シフトにゼーマン分裂が重畳した特性を示すことを明らかにした。ゼーマン分離のg値は約5%増加することが本研究より明らかになった。単一光子デバイスの試作本年度はデバイス構造を具体的に試作するに当たって、発光波長約0.85μmに対して単一モードの光閉じ込めになるように光ガイド層の最適設計を行った。光閉じ込めにはAlGaAsクラッド層で窒素ペアを内包するGaAs活性層をサンドイッチし、発光強度増大を実証した。

在这项研究中，我们利用外延晶体生长技术控制的杂质原子排序在GaAs中创建了氮对阵列纳米结构，并开发了可以通过阵列结构控制的与单光子生成和相干性相关的新量子信息通信功能。来证明这一点。具有阵列氮对的纳米空间结构的制造和激子态的磁场控制我们利用GaAs(001)表面的有序性来制造阵列氮对。特别是，我们发现氮优先吸附在具有 (2x4) 重构结构的 Ga 二聚体上，在 (001) 平面上形成均匀的氮对结构。去年，我们发现由于这些对结构的形状各向异性，激子会发生精细的结构分裂。为了利用该激子能级作为光子源，需要控制精细结构分裂状态。今年，我们展示了使用磁场对激子精细结构的精确控制。结果表明，氮对具有C_ 2v 对称性，并且表现出塞曼分裂与反磁位移叠加的特性。这项研究表明，塞曼分离的 g 值增加了约 5%。单光子器件的原型制作今年，在制作器件结构的具体原型时，我们对光导层进行了优化设计，实现了发射波长约为0.85μm的单模光限制。对于光学限制，将含有氮对的 GaAs 有源层夹在 AlGaAs 包层之间，并证明了发射强度的增加。