ペロブスカイト結晶-ナノ共振器を用いた低閾値かつ狭帯域ナノレーザーの開発
| Project/Area Number |
21K14580
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岡本 拓也 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (40888608)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | ペロブスカイト / 共振器 / エネルギー移動 / 量子ドット / 蛍光増強 / レーザー / 結晶 / 欠陥 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的はサブnmオーダーの半値幅と低閾値化、そしてレーザー発振モードの選択を同時に達成可能なナノレーザーを開発することである。近年、高い蛍光量子収率を示すペロブスカイト結晶がレーザーの媒質として注目されているが、より効率よくレーザー発振するための結晶と共振器との結合波長に関する知見が不足している。本研究では、ペロブスカイト結晶とファブリ・ペローナノ共振器を組み合わせ、励起波長の走査によって結晶と共振器の結合波長を明らかにすることで、狭帯域かつ低閾値のモード選択可能なナノレーザーを実現させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、利得媒質のペロブスカイト結晶とファブリ・ペローナノ共振器の組み合わせによるサブnmオーダーのスペクトル半値幅と低閾値化、そしてレーザー発振波長の選択を同時に達成可能なナノレーザーの開発を目的とする。本年度は、ペロブスカイト結晶の利得媒質としての機能向上に向けてナノ結晶の超結晶化による非ジェミネート性非放射再結合の抑制の検討と微結晶の形成条件最適化を行った。また、半導体量子ドット-ナノ共振器における量子ドットの消光メカニズム、および金ナノ粒子薄膜上のペロブスカイトナノ結晶の蛍光増強メカニズムの検討についても行った。まず、二座配位子を用いることでペロブスカイトナノ結晶の超結晶化に成功した。形成した超結晶は分散したナノ結晶よりも長い蛍光寿命を示し、ナノ結晶薄膜に比べて非ジェミネート性非放射再結合が抑制されていることを明らかにした。この研究に基づいた論文はWiley-VCHのSmallに掲載された。また、マイクロメートルオーダーのペロブスカイト微結晶の結晶成長条件の最適化を行い、添加剤の濃度および反応温度と、微結晶のサイズや形状、そして蛍光特性との相関について明らかにした。この研究に基づいた論文はWiley-VCHのSmallに掲載された。次に、酸化チタン/金薄膜からなるナノ共振器上における量子ドットの消光が量子ドットからナノ共振器へのエネルギー移動によるものであり、ナノ共振器表面に金ナノ粒子を配置することでより高効率にエネルギー移動が起きることを明らかにした。この研究に基づいた論文はアメリカ化学会のJ. Phys. Chem. Cに掲載された。さらに、ペロブスカイトナノ結晶と金薄膜の系におけるエネルギー移動およびプラズモン結合を検討するため金ナノ粒子薄膜上ペロブスカイトナノ結晶の蛍光強度および寿命の時間変化の追跡を行った。この研究に基づいた論文は現在投稿準備中である。
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Report
(3 results)
Research Products
(53 results)
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[Journal Article] Long-Range Interfacial Charge Carrier Trapping in Halide Perovskite-C60 and Halide Perovskite-TiO2 Donor-Acceptor Films2021
Author(s)
Bhagyashree, M. S., Okamoto, T., Ghimire, S., Umeyama, T., Takano, Y., Imahori, H., Biju, V.
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Journal Title
The Journal of Physical Chemistry Letters
Volume: 12
Issue: 35
Pages: 8644-8651
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Dual Photoluminescence of Copper Halide Single Crystals2023
Author(s)
Rahul Ghosh Dastidar, Takuya Okamoto, Kiyonori Takahashi, Yuta Takano, Ch. Subrahmanyam, Vasudevanpillai Biju
Organizer
The 2023 RIES-CEFMS (Research Institute for Electronic Science-Center for Emergent Functional Matter Science) Joint International Symposium
Related Report
Int'l Joint Research
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