Exciton-phonon polariton lasing in TPCO self-cavities
| Project/Area Number |
21H01370
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
|
|---|
| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
水野 斎 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60734837)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 兼一 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (00346115)
阪東 一毅 静岡大学, 理学部, 准教授 (50344867)
佐々木 史雄 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (90222009)
柳 久雄 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00220179)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
|
|---|
| Keywords | （チオフェン/フェニレン）コオリゴマー / レーザー発振 / 強結合 / ポラリトン / (チオフェン/フェニレン)コオリゴマー / 励起子フォノンポラリトン / 励起子ポラリトン / マイクロキャビティ / 結晶多形 / ポラリトンレーザー / 光閉じ込め / ナノ結晶 / サイズ効果 / 自己キャビティ |
|---|
| Outline of Research at the Start |
(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー (TPCO)単結晶において，一軸配向した分子間相互作用によって励起状態が非局在化した結果発現すると考えられる，励起子－分子振動(フォノン)－フォトンが結合した，励起子フォノンポラリトンに基づくレーザー発振の発現メカニズムを解明することを目的とする．本研究では，これに関し，既存の強結合モデルと比較・検討しながら実験・理論の両面から考察を行う．TPCO自己キャビティからのレーザー発振スペクトルを基にエネルギー対波数ベクトルの分散プロットを作成し，現象論的ハミルトニアンを用いて解析を行うことにより，励起子ポラリトンや励起子フォノンポラリトンの存在を実証する．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
（チオフェン/フェニレン）コオリゴマー（TPCO）の一種であるBP3T単結晶を用いた光学測定では，単結晶のパラレルな両端面がファブリーペロー共振器として機能することによりレーザー発振が観測された。フォトンレーザー発振閾値以下の励起密度領域においては，レーザー発振帯に対して複数に分裂したモード構造を伴う発光帯が観測された。このモード構造を基にエネルギー対波数の分散プロットを作成した結果，励起子－分子振動－光子の結合状態を考慮した現象論的ハミルトニアンにより良く再現できることがわかった。これは，単結晶内で秩序配列した分子の協同的振動が励起子ポラリトン状態と結合した複合準粒子が形成されていることを意味している。また，スペクトル分裂が現れているときの時間分解スペクトル測定を行った結果，時間原点から60 ps程度の時間遅れを伴った遅延型パルス発光が観測された。この遅延時間は，ホット励起子が分子振動と結合した励起子状態に緩和し，ポピュレーションが蓄積されている時間だと考えられる。本研究では，室温下での励起子－分子振動－光子の強結合状態に起因するレーザー発振を初めて観測した。
また，TPCOの一種であるBP2T-CN結晶においては，結晶成長方法を溶液成長・気相成長・溶融法と変化させることにより，結晶面・分子配向・結晶構造の異なる結晶多形を形成することを初めて見出した。結晶面・分子配向・結晶構造の異なる結晶多形を用いることにより，同一分子を用いて発光特性を制御できることを実証すると共に，4種類の結晶多形において光励起レーザー発振も観測した。BP2T-CNとは分子対称性の異なるBP1T-Buにおいても，緑色発光結晶と水色発光結晶の2種類の作製に成功し，結晶多形形成によって分子配向及び結晶構造が異なることを明らかにした。
|
| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(3 results)
Research Products
(53 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Optical properties of microcavities with 5,5'-bis(4-biphenylyl)-2,2'-bithiophene nanocrystals2023
Author(s)
Hitoshi Mizuno, Tomomi Jinjyo, Takaya Inukai, Kenichi Yamashita, Antonio Fieramosca, Laura Polimeno, Milena De Giorgi, Dario Ballarini, Daniele Sanvitto
Organizer
14th Japan-China Joint Symposium on Conduction and Photoconduction in Organic Solids and Related Phenomena
Related Report
Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Patent(Industrial Property Rights)] 有機ナノ結晶の製造方法および分散液2023
Inventor(s)
水野斎,甚上知美,眞田隆,吉村大祐,高口卓也,井上浩,西村元志
Industrial Property Rights Holder
水野斎,甚上知美,眞田隆,吉村大祐,高口卓也,井上浩,西村元志
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
2023-040120
Filing Date
2023
Related Report
-
[Patent(Industrial Property Rights)] 有機半導体素子2023
Inventor(s)
水野斎,甚上知美,眞田隆,井上浩,吉村大祐,高口卓也,近藤克己
Industrial Property Rights Holder
水野斎,甚上知美,眞田隆,井上浩,吉村大祐,高口卓也,近藤克己
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
2023-040121
Filing Date
2023
Related Report
-
-
-
