半導体超格子におけるプロッホ振動波束ダイナミクスと時間分解テラヘルツ電磁波放射

半导体超晶格中的普洛赫振荡波包动力学和时间分辨太赫兹电磁辐射

基本信息

批准号：
08J10779
负责人：
長谷川尊之
金额：
$ 0.38万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、GaAs/AlAs超格子を試料として、時間分解ポンプ・プローブ分光法により、様々な励起条件(試料への印加電圧およびポンプ光エネルギー)におけるブロッホ振動(BO)ダイナミクスを系統的に測定し、以下の研究成果を得た。1.ポンプ・プローブ分光法を用いた私の以前の研究から、ミニバンド破綻直後の包絡波動関数の弱局在条件において、振動数が従来のBO(v_<BO>=eFD/hの振動数,Fは電場強度、Dは超格子周期)の2倍の電場強度依存性(v_<2BO>=2eFD/h)を有する特異なBOが生じることを明らかにしてきた。その更なる展開として、ポンプ光エネルギー依存性の観点から、特異なBOと従来のBOのコヒーレントダイナミクスの違いに注目した。その結果、特異なBOを生じさせる量子干渉が、従来のBOのものと比べて、ポンプ光エネルギーに極めて敏感であることを見出した。電場変調反射分光法による光学遷移エネルギーの測定より、特異なBOは、様々なワニエ・シュタルク局在状態間の量子干渉が寄与していると予測されることから、得られた実験結果は、特異なBOを引き起こす量子干渉の重ね合わせの程度が、ポンプ光エネルギーにより大きく変化することに起因していると考察した。2.BOに関する研究では、重い正孔励起子によるシュタルク階段遷移に着目し、遷移エネルギーが高い軽い正孔励起子の寄与は考慮しないのが一般的であるが、ポンプ・プローブ分光、および、電場変調反射分光の測定結果から、軽い正孔励起子が関与するコヒーレント現象(シュタルク階段状態特有の励起子量子ビート)が、特定の励起条件において、BOと共存することを見出した。この励起子量子ビートの振動数は、電場強度に対して一定であるが、振動強度は、シュタルク階段遷移の遷移確率を反映して、電場強度で複雑に変化することを明らかにした。

在本研究中，我们使用时间分辨泵浦探针光谱法，以 GaAs/AlAs 超晶格为样本，系统地测量了各种激发条件（对样本施加电压和泵浦光能）下的布洛赫振荡 (BO) 动力学，得到了以下结果。研究成果。 1.从我之前使用泵浦探针光谱的工作中，我发现在微带塌陷之后的包络波函数的弱局域化条件下，频率与常规BO相同（频率v_<BO>=eFD/ h 我们已经阐明，出现一种特殊的 BO，其对电场强度的依赖性 (v_<2BO>=2eFD/h) 是电场强度的两倍（F 是电场强度，D 是超晶格周期）。作为进一步的发展，我们从泵浦光能量依赖性的角度关注独特 BO 和传统 BO 之间相干动力学的差异。结果，他们发现，与传统的BO相比，产生独特BO的量子干涉对泵浦光能极其敏感。根据电场调制反射光谱对光学跃迁能量的测量，预测奇异BO是由各种Wannier-Stark局域态之间的量子干涉引起的，我们认为这是由于量子干涉叠加的程度所致。这导致BO根据泵浦光能量的不同而发生很大的变化。 2.BO的研究一般集中于重空穴激子引起的斯塔克阶跃跃迁，没有考虑高跃迁能量的轻空穴激子的贡献；然而，从泵浦探针光谱和电场调制反射光谱测量结果来看，我们发现，在特定的激发条件下，涉及光空穴激子（斯塔克阶跃态的激子量子拍特性）的相干现象与 BO 共存。结果表明，该激子量子拍频的频率相对于电场强度是恒定的，但振动强度随电场强度以复杂的方式变化，反映了斯塔克阶跃跃迁的跃迁概率。