電気光学的手法による量子ドットにおける電子スピン制御に関する研究

光电方法量子点电子自旋控制研究

基本信息

批准号：
11F01356
负责人：
荒川泰彦
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

量子ドットを中心とした半導体ナノ構造形成技術の開拓、光電子物性の探求、レーザや単一光子発生素子を中心にした次世代フォトニックデバイスの最先端研究を遂行する中、半導体ナノ構造におけるスピントロニクス、光電子物性、デバイス研究を中心テーマの一つに据えている。本研究は量子情報技術への応用を目指して、半導体ナノ構造におけるスピン物性の探索的研究を行うとともに、時間分解分光技術を駆使した固体中スピン制御技術の開発を推進することを目的としている。量子コンピューター技術における、半導体ナノ構造スピントロニクス素子の有用性を検証するために極めて重要なテーマである下記を中心に据えて研究活動を行う計画であった。(1)量子ドット正孔スピンの電気光学的制御(2)原子核スピン場との相互作用を利用した励起子スピン操作(3)量子ドット中の励起子スピン状態および発光の電界制御当初の予定通り、既存光学測定系を発展させることで、単一/複数量子ドット発光の偏光状態の高速・自動・精密測定を可能にする顕微発光分光系を構築した。これらの測定系を元に様々な研究成果を達成した。まず、自己形成InAs/GaAs量子ドットの励起準位の発光再結合寿命の温度依存性を詳細に調べ、測定温度の上昇とともに発光再結合寿命が長くなることを見出した。また、単一ドット分光測定から、価電子帯混合が異なる励起子集合体の発光スペクトルに与える影響を調べるとともに、価電子帯混合がアニールにより増強されることを見出した。また、正荷電励起子を介した核スピンポンピングを、励起子発光のOverhauserシフトから検出することに成功した。その他の研究として、ナノワイヤ量子ドットの単一ドット分光(偏光依存性)や微細構造分裂の観測などがある。

在开发以量子点为中心的半导体纳米结构形成技术、探索光电特性、开展以激光器和单光子发生器件为中心的下一代光子器件、半导体纳米结构自旋电子学的前沿研究的同时，中心主题之一是光电物理特性和器件研究。本研究旨在对半导体纳米结构的自旋特性进行探索性研究，旨在将其应用于量子信息技术，促进利用时间分辨光谱的固体自旋控制技术的发展。该计划旨在围绕以下极其重要的主题开展研究活动，以验证半导体纳米结构自旋电子器件在量子计算机技术中的有用性。（1）量子点空穴自旋的电光控制（2）利用与核自旋场相互作用的激子自旋操纵（3）按原计划对量子点中的激子自旋状态和发射进行电场控制通过开发现有的光学测量系统，我们构建了一个显微发射光谱系统，可以高速、自动、精确地测量单/多量子点发射的偏振态。基于这些测量系统，我们取得了各种研究成果。首先，我们详细研究了自形成InAs/GaAs量子点激发能级的辐射复合寿命的温度依赖性，发现随着测量温度的升高，辐射复合寿命变得更长。此外，我们利用单点光谱研究了价带混合对不同激子聚集体发射光谱的影响，发现退火增强了价带混合。我们还成功地检测到了由激子发射的欧沃豪瑟位移产生的带正电的激子介导的核自旋泵浦。其他研究包括纳米线量子点的单点光谱（偏振依赖性）和精细结构分裂的观察。

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）

Enhancing valence band mixing in single quantum dots by rapid thermal annealing

通过快速热退火增强单量子点中的价带混合

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Edmund Harbord
通讯作者：
Edmund Harbord

Linearly polarized emission of charged/uncharged excitons in single quantum dots

单量子点中带电/不带电激子的线性偏振发射

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
Edmund Harbord
通讯作者：
Edmund Harbord

InAs/GaAsナノワイヤ量子ドットの微細構造分裂の測定

InAs/GaAs纳米线量子点精细结构分裂的测量

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Edmund Harbord; 舘林潤; 石田悟己; 西岡政雄; 岩本敏; 荒川泰彦
通讯作者：
荒川泰彦

Polarization properties of positively charged excitons and biexcitons in a single quantum dot under circularly polarized excitation

圆偏振激发下单量子点中带正电激子和双激子的偏振特性

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
E. Harbofd
通讯作者：
E. Harbofd

Enhancement of Valence Band Mixing in Individual InAs/GaAs Quantum Dots by Rapid Thermal Annealing

通过快速热退火增强单个 InAs/GaAs 量子点中的价带混合

DOI：
10.7567/jjap.52.125001
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
E. Harbord; Y. Ota; Y. Igarashi; M. Shirane; N. Kumagai; S. Ohkouchi; S. Iwamoto; S. Yorozu;Y. Arakawa
通讯作者：
Y. Arakawa