量子ドットにおける励起子ラビ振動と位相緩和機構の研究

量子点中激子拉比振荡和相位弛豫机制的研究

基本信息

批准号：
09J08326
负责人：
鯨岡真美子
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J08326/
关键词：
量子ドット非線形分光法四光波混合法ラビ振動

项目摘要

本研究の目的は、重ね合わせ状態の自在な制御に対応する「ラビ振動」の観測を、従来とは異なる新しい手法でより直接的に観測する事であった。これに対して(1)従来の方法で測定したラビ振動を理論的に説明、(2)新しい手法を実現するための実験系の構築、の2つの成果が挙げられる。(1)新規の方法でラビ振動を測定する前に、従来の方法で測定したラビ振動を理論的に説明する必要があると考え解析を行った。本研究で観測されたラビ振動は理想的な単一2準位系モデルの計算からずれていた。そして集団であることの効果(遷移エネルギー・遷移双極子モーメント・励起電場強度のばらつき)だけを考慮した計算で、フィッティング変数を一切使うことなく、実験結果を非常によく再現することに成功した。つまり、我々の試料が、外界との大きな相互作用もない単純な2準位系の集団として見ることができる系であることを証明した。これは、ラビ振動の実時間測定を行う上でも非常に大きな特長となる。また、励起電場強度の空間分布を制御することで、マクロなラビ振動を積極的に制御できるという事を理論的・実験的にデモンストレーションすることにも成功した。(2)従来の方法では励起子ラビ振動はすべてパルスエリアの変化を入射電場の強度を変化させることで実現してきた。しかしこの方法ではキャリア密度増大の効果を避けることができないという問題があった。そこでパルス幅を連続的に変えることによってパルスエリアを変化させる方法を提案し実験系を構築した。実時間測定を行う上で我々はパルス時間幅を連続的に変えることのできるパルスシェイパーを構築した。比較的スペクトルの広いフェムト秒パルスを回折格子によって空間的にスペクトル分解して特定のスペクトルのみ切り出して再び回折格子で元に戻す。この過程によってスペクトル幅(時間幅)を連続的に変化させることが可能になった。

本研究的目的是利用一种不同于常规方法的新方法，更直接地观察与叠加态自由控制相对应的“拉比振荡”。为此，我们取得了两个成果：（1）对传统方法测量的拉比振动进行了理论解释；（2）构建了实验系统以实现新方法。 (1) 在使用新方法测量拉比振动之前，我们认为有必要从理论上解释使用传统方法测量的拉比振动，因此我们进行了分析。本研究中观察到的拉比振荡与理想的单一两能级系统模型的计算存在偏差。他们通过仅计算分组的影响（跃迁能量、跃迁偶极矩和激发电场强度的变化），成功地很好地再现了实验结果，而无需使用任何拟合变量。换句话说，我们证明了我们的样本是一个可以被视为一组简单的两级系统的系统，与外界没有任何显着的交互。在实时测量拉比振动时，这是一个非常重要的功能。我们还成功地从理论上和实验上证明了可以通过控制激励电场强度的空间分布来主动控制宏观拉比振荡。 (2)传统方法中，所有激子拉比振荡都是通过改变入射电场强度来改变脉冲面积来实现的。然而，该方法存在无法避免载流子密度增加的影响的问题。因此，我们提出了一种通过连续改变脉冲宽度来改变脉冲面积的方法，并构建了实验系统。为了进行实时测量，我们构建了一个可以连续改变脉冲时间宽度的脉冲整形器。使用衍射光栅对具有相对较宽光谱的飞秒脉冲进行空间分解，仅提取特定光谱，然后使用衍射光栅将其重新组合在一起。这个过程使得连续改变光谱宽度（时间宽度）成为可能。