ナノ結晶-誘電体複合系の超高速近接場光学応答の研究

纳米晶-电介质复合体系超快近场光学响应研究

基本信息

批准号：
10135214
负责人：
中村新男
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

金属や半導体のナノ結晶と誘電体の複合系および半導体基板上の量子ドットにおける近接場光の応答を調べ、微小物体における近接場ナノ光学の基礎的知見を得ることを目的として本研究が行われた。本年度の成果は以下の通りである。1) InGaAs量子井戸の断面STM観察量子井戸の厚さや組成の揺らぎと界面領域の局所電子状態を調べるために、超高真空中で劈開した断面のSTM観察を行い、量子井戸の設計値にほぼ一致する断面構造の測定が可能になった。走査トンネル発光分光(STL)を行う光学系の整備をし、微弱な発光の検出が可能であることを確認した。2) InAs単一量子ドットの構造と電子状態MBE法を用いて、GaAs(001)基板上に平均被覆率を2MLまたは2.5MLとしてInAsドット層成長させた。STL分光用の試料にはInAsドット層上にGaAs層とAsキャップ層が積層されている。InAsドットとwetting layerの電子状態をSTSによって調べたところ、低温のフォトルミネセンスから得られるギャップの値に相当する結果が得られ、STM/STSによる単一ドットの評価が可能になった。3) 金属ナノ結晶-ガラス複合系の超高速非線形応答銀ナノ結晶を埋め込んだガラスの3次非線形感受率の実部と虚部の分散を測定した結果、虚部は非線形吸収スペクトルの形状に一致すること、実部は銀ナノ結晶の非線形誘電率によって変化した複合系全体の非線形誘電率の分散を示していることがわかった。これは、2準位からなる半導体系材料の分散関係とは異なり、表面プラズモン共鳴の特徴を表していることが明らかになった。

本研究的目的是研究半导体基底上的金属和半导体纳米晶体以及电介质和量子点的复合系统中的近场光学响应，并获得微小物体中近场纳米光学的基础知识。今年的结果如下。 1）InGaAs量子阱的截面STM观察为了研究量子阱的厚度和成分的波动以及界面区域的局域电子态，我们对超量子阱中劈裂的截面进行了STM观察。高真空，发现量子阱大致接近设计值，现在可以测量匹配的横截面结构。我们准备了用于扫描隧道发射光谱（STL）的光学系统，并证实可以检测微弱的发光。 2) InAs单量子点结构和电子态采用MBE方法，在GaAs(001)衬底上生长InAs点层，平均覆盖度为2ML或2.5ML。用于 STL 光谱的样品具有堆叠在 InAs 点层上的 GaAs 层和 As 盖层。当我们通过STS研究InAs点和润湿层的电子态时，我们获得了与低温光致发光获得的间隙值相对应的结果，使得通过STM/STS评估单个点成为可能。 3）金属纳米晶-玻璃复合体系的超快非线性响应通过测量嵌有银纳米晶的玻璃的三阶非线性磁化率实部和虚部的色散，虚部与非线性吸收光谱的形状相匹配发现实部代表整个复合体系的非线性介电常数的色散，该色散因银纳米晶体的非线性介电常数而改变。研究表明，这与由两个能级组成的半导体材料的色散关系不同，代表了表面等离子体共振的特性。