Transcript 共著論文に向けて＠軽井沢合宿 東大物性研, 阪大理 A , CREST

共著論文に向けて＠軽井沢合宿
11月2日（金）
ドープ量子細線の低温光学スペクトルにおける
クーロン増強効果の評価
井原章之, 吉田正裕, 秋山英文, 懐平 A, 小川哲生 A,
Loren N. Pfeiffer B, Ken W. West B
東大物性研, 阪大理 A, CREST-JST, ルーセント・ベル研
アウトライン
１：
２：
３：
４：
５：
６：
イントロダクション
0.7Vにおけるフィッティング
0.7-0.35Vにおけるフィッティング
クーロン相互作用の影響の濃度依存性
高濃度のフェルミ端の振る舞いの予測
課題、まとめ
B
１：イントロダクション
前回の論文で、ドープ細線のPLとPLEの電子濃度依存性の測定結果を報告した。
その際に自由粒子モデル計算との比較から電子濃度を決定したが、クーロン相互作用
の影響を考慮に入れなかった。
今回は静的プラズマ遮蔽を取り入れたクーロン相互作用を導入してハートリーフォック
近似のもとでスペクトル計算を行い、ドープ細線の実験結果と比較した。
２：0.7Vにおけるフィッティング
・ Kenneard-Stepanov関係式を用いて温度を見積もると、10.6±0.2Kとなった。
・ T=10Kとして、neとγでfitting → ne=6.4x105cm-1、γ=0.8meV。（ほぼ独立に決まる）
自由粒子モデル（ne=6.0x105cm-1 ）とほぼ一致
・ 吸収の低エネルギー側テールが長いのは、ローレンツ関数型の緩和拡がりのため。
３：0.7-0.35Vにおけるフィッティング
・ バンドギャップもパラメータとして、0.7～0.35Vの各電圧でfittingを行い、 neとγを求めた。
・ 0.35V→0.7VにおけるBGRの変化量に関しては計算の方が少し小さい。
おそらく、周辺電荷との相互作用を含めていないため
４：クーロン相互作用の影響の濃度依存性
・ クーロン相互作用の影響は、高濃度の縮退電子ガスでフェルミ端に小さく現われており、
低濃度の非縮退電子系ではバンド端に顕著に現われていることが示唆された。
・ これに起因して、フィッティングから求まる電子濃度が高濃度では自由粒子モデルとほぼ
一致し、低濃度では1.5倍ほどずれた。
・ 遮蔽長の逆数(1/l)は濃度に対して減少（1D特有）。0.35Vより低電圧側はne<1/lとなり、
静的遮蔽が破綻。0.35-0.4Vあたりはプラズマ遮蔽近似の妥当性に問題。動的遮蔽、荷電励
起子効果など、より高度な計算が必要。
５： 高濃度のフェルミ端の振る舞いの予測
・ 近似の良い高濃度の縮退電子ガスのフェルミ端に関して、低温にした場合や正孔の有効
質量が大きい場合に、クーロン相互作用の影響の発現がどの程度期待できるかを評価。
・ 温度を下げると吸収のフェルミ端にピーク。発光はバンド端が強すぎて、変化が小さい。
・ 正孔の有効質量が大きいと、吸収と発光の両方でフェルミ端にピークが明確に現われる。
実験と理論の課題
６：まとめ
・ 低温が興味深い。超流動ヘリウム中もしくは希釈冷凍機中でのPLE測定が課題。
・ 局在正孔が興味深い。アクセプター不純物ドープ試料の作製が課題。
・ 周辺電荷との相互作用の計算を加えて、BGRの定量的評価を行うことが課題。
・ 低濃度側は、動的遮蔽、荷電励起子などを考慮した、より高度な計算が課題。
まとめ
静的プラズマ遮蔽を取り入れたクーロン相互作用を導入してハートリーフォック近似のもと
でスペクトル計算を行い、ドープ細線の実験結果と比較した。
クーロン相互作用の影響は、高濃度の縮退電子ガスでフェルミ端に小さく現われており、
低濃度の非縮退電子系ではバンド端に顕著に現われていることが示唆された。
これに起因して、フィッティングから求まる電子濃度が高濃度では自由粒子モデルとほぼ
一致し、低濃度では1.5倍ほどずれた。
高濃度の縮退電子ガスのフェルミ端に関して、さらに低温にした場合や正孔の有効質量
が大きい場合に、クーロン相互作用の影響の発現がどの程度期待できるかを評価した。
タイトル案
タイトル案
Evaluation of Coulomb Enhancement Effect on Low-Temperature Optical Spectra of a Doped
quantum Wire
Low-Temperature Optical Spectra of a Doped quantum Wire : Comparison with Many-Body Model
Calculations
Coulomb Enhancement Effect on Low-Temperature Optical Spectra of a Doped quantum Wire
Lineshape analysis on Low-Temperature Optical Spectra of a Doped quantum Wire