フォトニックバンドギャップ環境による量子ドットの物性の解明

阐明光子带隙环境中量子点的物理性质

基本信息

批准号：
18860038
负责人：
冨士田誠之
金额：
$ 1.78万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18860038/
关键词：
フォトニック結晶量子ドット光物性電子物性

项目摘要

本研究は,発光現象の根本的な制御が可能なフォトニック結晶を用いることで,量子ドットの発光状態を制御し,その結果観察される発光現象を通して,量子ドットの遷移・緩和現象を明らかすることを目的としている.量子ドットは理想的には三次元的な電子の閉じこめ状態が形成されるため,個々には独立しており,量子ドット間の電子のやり取りは存在しないと考えられる.しかし,本研究で取り扱う自己形成量子ドットでは,濡れ層と呼ばれる各量子ドット間を空間的に連続的に接続する量子薄膜層が存在し,その濡れ層を介した量子ドット間の電子のやり取りが存在する可能性がある.量子ドット間の電子のやり取りがある場合,例えばある量子ドットの発光減衰寿命が速ければその量子ドットへ優先的に電子が遷移するはずである.ここで,量子ドットへ点欠陥を導入した場合には欠陥部分がナノ共振器として働き,欠陥のない部分と比較して発光減衰寿命が速くなると考えられる.さらにはナノ共振器に組み込まれた個々の量子ドットの発光減衰寿命は量子ドットの位置・エネルギーに応じて変化するはずであり,量子ドット間の電子のやり取りの有無で共振器全体としての発光効率が変化すると予想される.ランダムな分布をもつ量子ドットをナノ共振器に複数導入した状況の発光効率を解析したところ,量子ドット間の電子のやり取りがない場合には発光効率の統計分布は量子ドットの個数が増えるにつれ,約0.2へ集中していった.一方,電子のやり取りがある場合には発光減衰寿命が速い量子ドットへ電子が優先的に遷移する効果で0.8以上の発光効率が期待されることが判明した.環境温度を上昇させることで量子ドット間の電子のやりとりが増大し,結果,発光効率も増大すると予想されるが,130Kにおける発光強度が3Kにおける発光強度を上回るという,上記予想を支持する実験結果が得られた.

本研究旨在利用能够从根本上控制发光现象的光子晶体来控制量子点的发光状态，并通过由此观察到的发光现象来阐明量子点的跃迁和弛豫现象。理想情况下，量子点形成三态。电子的维度限制态，因此每个量子点都是独立的，量子点之间不存在电子交换，对于本研究中处理的自形成量子点，有一个称为润湿层的量子薄膜层，它在空间上连续地连接量子点，并且量子点之间有可能通过该润湿层交换电子。量子点之间的电子例如，如果发光衰变寿命为某个量子点速度很快，电子应该优先转移到该量子点。如果在量子点中引入点缺陷，则缺陷部分将是纳米级的，充当谐振器，并且与缺陷相比，其发光衰变寿命会缩短。自由部分此外，纳入纳米腔中的每个量子点的发射衰减寿命应根据量子点的位置和能量而变化，并且共振将取决于量子点之间电子交换的存在或不存在。当我们分析在纳米腔中引入多个随机分布的量子点的情况下的发光效率时，我们发现当量子点之间没有电子交换时，没有光发射。量子点的效率分布随着粒子数量的增加，它集中到约0.2，另一方面，当有电子交换时，由于电子优先转移到量子点，因此预计发光效率为0.8或更高。研究发现，提高环境温度会增加量子点之间的电子交换，因此预计发光效率也会增加，实验结果支持了这一预测。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Light-emission properties of quantum dots embedded in a photonic double-heterostructure nanocavity

嵌入光子双异质结构纳米腔中的量子点的发光特性

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Applied Physics Letters 90
影响因子：
0
作者：
W. Stumpf;M. Fujita;M. Yamaguchi;T. Asano and S. Noda
通讯作者：
T. Asano and S. Noda

Dot-count effect on emission efficiency of randomized quantum dots in photonic nanocavity system

光子纳米腔系统中随机量子点发射效率的点计数效应

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
M.Fujita;W.Stumpf;M.Yamaguchi;T.Asano;S.Noda
通讯作者：
S.Noda

Spontaneous-emission control by photonic crystals and nanocavities

DOI：
10.1038/nphoton.2007.141
发表时间：
2007-08-01
期刊：
NATURE PHOTONICS
影响因子：
35
作者：
Noda, Susumu;Fujita, Masayuki;Asano, Takashi
通讯作者：
Asano, Takashi

Dot-number effect on emission efficiency from randomized quantum dots in photonic nanocavity

光子纳米腔中随机量子点的点数对发射效率的影响

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Fujita;W. Stumpf;M. Yamaguchi;T. Asano;S. Noda
通讯作者：
S. Noda

フォトニックバンドギャップを利用した発光制御技術論文賞(解説部門)受賞記念講演

利用光子带隙的光发射控制技术论文奖（评论类）纪念演讲

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
冨士田誠之;高橋重樹;田中良典;浅野卓;野田進
通讯作者：
野田進

DOI：
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冨士田誠之

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通讯作者：
冨士田誠之