• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Control of room temperature polariton toward neuromorphic device applications

Research Project

Project/Area Number 22K18794
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

Yamashita Kenichi  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (00346115)

Project Period (FY) 2022-06-30 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywordsポラリトン / 微小共振器 / 鉛ハライドペロブスカイト / ニューロモルフィックデバイス
Outline of Research at the Start

集積性と低消費電力性に優れたニューロモルフィックデバイスおよび量子シミュレータの創成に、光子と励起子の結合量子状態(ポラリトン)を利用した新概念により挑戦する。特殊な半導体材料の適用により、ポラリトン凝縮状態を室温にて安定に生成可能とするシステムを実現し、ポラリトン凝縮相の双安定形成と相互作用効果、およびそのニューロモルフィック機能を実証する。

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to establish the fundamental physics for the use of polariton states, which are coupled quantum states of photons and excitons, for the creation of neuromorphic devices and quantum simulators with excellent integration and low power consumption. In a microcavity device using an all-inorganic lead halide perovskite material as the active layer, which is capable of forming an energy condensed phase at room temperature, we have demonstrated that individual condensed states can be formed between two orthogonal polariton states and that they have interaction effects with each other. We also demonstrated interaction effects between spatially adjacent condensed phases, which is expected to be a fundamental principle for a completely new concept of neuromorphic devices and quantum simulators.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ソサイエティ5.0を支える人工知能システムにはさらなる発展が求められており、ニューロモルフィック素子や量子シミュレータの技術革新が不可欠である。これらハードウェアの構成要素には、メモリ機能としての状態双安定性と、情報伝達のためのエレメント間相互作用を持つことが条件となり、現在はアナログ電子回路や強誘電体、抵抗変化型酸化物などのデバイスが検討されている。今後の更なる発展に向けては、大規模集積化や省電力化が重要になる。この課題解決に向けて、ポラリトン状態を用いた手法では大規模化への自由度が高い、発熱抑制が期待できるなどの大きなメリットがある。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (46 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 4 results) Presentation (39 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Microstructured Organic Cavities with High‐Reflective Flat Reflectors Fabricated by Using a Nanoimprint‐Bonding Process2024

    • Author(s)
      Enna Takuya、Adachi Yuji、Hirao Tsukasa、Takahashi Shun、Yamamoto Yohei、Yamashita Kenichi
    • Journal Title

      Advanced Optical Materials

      Volume: - Issue: 15 Pages: 2302956-2302956

    • DOI

      10.1002/adom.202302956

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Microwave hinge states in a simple cubic lattice photonic crystal insulator2024

    • Author(s)
      Takahashi Shun、Ashida Yuya、Phan Huyen Thanh、Yamashita Kenichi、Ueda Tetsuya、Wakabayashi Katsunori、Iwamoto Satoshi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 109 Issue: 12 Pages: 125304-125304

    • DOI

      10.1103/physrevb.109.125304

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] UV ozone treatment for oxidization of spiro-OMeTAD hole transport layer2023

    • Author(s)
      Hayashi Ryotaro、Murota Ayane、Oka Kengo、Inada Yuhi、Yamashita Kenichi
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 13 Issue: 27 Pages: 18561-18567

    • DOI

      10.1039/d3ra02315j

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polarization superposition of room-temperature polariton condensation2023

    • Author(s)
      Moriyama Yuta、Inukai Takaya、Hirao Tsukasa、Ueda Yusuke、Takahashi Shun、Yamashita Kenichi
    • Journal Title

      Communications Materials

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 110-110

    • DOI

      10.1038/s43246-023-00440-w

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Morphological and functional characterizations of SnO<sub>2</sub> electron extraction layer on transparent conductive oxides in lead-halide perovskite solar cells2022

    • Author(s)
      Murota Ayane、Oka Kengo、Hayashi Ryotaro、Fujiwara Kentaro、Nishida Takushi、Kobayashi Kei、Numata Youhei、Yamashita Kenichi
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 120 Issue: 19 Pages: 191604-191604

    • DOI

      10.1063/5.0085559

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optically Pumped Lasing Based on Vibrationally Dressed Exciton Polaritons in a Single-Crystal Molecular Cavity at Room Temperature2022

    • Author(s)
      Matsuo Takumi、Ueda Yusuke、Mizuno Hitoshi、Sasaki Fumio、Yamashita Kenichi、Yanagi Hisao
    • Journal Title

      ACS Photonics

      Volume: 9 Issue: 6 Pages: 2015-2023

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.2c00123

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Broadband Optical Amplification of Waveguide Cut‐Off Mode in Polymer Waveguide Doped with Graphene Quantum Dots2022

    • Author(s)
      Nagafusa Tsukasa、Hara Yuya、Nishio Koji、Isshiki Toshiyuki、Yamashita Kenichi
    • Journal Title

      Advanced Optical Materials

      Volume: - Issue: 15 Pages: 2200255-2200255

    • DOI

      10.1002/adom.202200255

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高周波領域における歪フォトニック結晶中の光伝搬2024

    • Author(s)
      唐沢 之辰、河本 悠暉、大西 綾乃、山下 兼一、北村 恭子
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ケルビンプローブフォース顕微鏡によるペロブスカイト太陽電池の時間分解光起電力評価2024

    • Author(s)
      沖野 翔太郎、林 亮太朗、山下 兼一、小林 圭
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] マイクロマニピュレーション法による3次元フォトニック結晶の作製と移送2023

    • Author(s)
      奥祐太
    • Organizer
      電子情報通信学会 LQE研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 剥離-積層法を用いた3次元フォトニック結晶の作成手法の検討2023

    • Author(s)
      白井隆一郎
    • Organizer
      電子情報通信学会 LQE研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 半導体三次元フォトニック結晶における光応答の電気的制御の検討2023

    • Author(s)
      五十野誠生
    • Organizer
      電子情報通信学会 LQE研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉛ハライドペロブスカイトにおける室温ポラリトンの生成と制御2023

    • Author(s)
      山下兼一
    • Organizer
      第167回微小光学研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 全無機ハロゲン混晶ペロブスカイトにおける光誘起相分離の抑制2023

    • Author(s)
      南谷大悟、上園晃平、稲田雄飛、山下兼一
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] CsPbBr3薄膜のハイブリッド堆積手法の最適化2023

    • Author(s)
      上園晃平、山下兼一
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ポンププローブケルビンプローブフォース顕微鏡によるペロブスカイト太陽電池の局所光起電力評価2023

    • Author(s)
      沖野翔太郎、岡憲吾、山下兼一、小林圭
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 2次元フォトニック構造を導入したCsPbBr3微小共振器の分散特性2023

    • Author(s)
      芝野遼平、森下順喜、高橋駿、山下兼一
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 異方的有機結晶を用いた微小共振器における光学的疑似スピン軌道相互作用2023

    • Author(s)
      大倉黎巳、犬飼剛也、高橋駿、水野斎、山下兼一
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノインプリントリソグラフィーにより作製した 2 次元フォトニック構造を有する強結合有機マイクロ共振器の分散特性2023

    • Author(s)
      塩冶卓也,足立雄志,高橋駿,山下兼一
    • Organizer
      第579回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 2次元波数空間におけるポラリトンモード分散の測定自動化と可視化2023

    • Author(s)
      犬飼剛也、平尾司、高橋駿、山下兼一
    • Organizer
      第579回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト光電変換層のスペクトル感度特性2023

    • Author(s)
      林亮太朗,室田絢音,岡憲吾,山下兼一
    • Organizer
      第579回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Dispersion characteristics of strongly coupled organic microcavity with 2D photonic structure fabricated with nanoimprint lithography2023

    • Author(s)
      T. Enna, Y. Adachi, T. Hirao, S. Takahashi, and K. Yamashita
    • Organizer
      The 12th Asia-Pacific Laser Symposium (APLS2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Polarization switching of room-temperature polariton condensation modes in a CsPbBr3 microcavity2023

    • Author(s)
      T. Inukai, Y. Moriyama, T. Hirao, Y. Ueda, S. Takahashi, and K. Yamashita
    • Organizer
      The 12th Asia-Pacific Laser Symposium (APLS2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 3次元フォトニック結晶における高次トポロジカル状態の観測2022

    • Author(s)
      高橋駿、芦田侑也、山下兼一、上田哲也、若林克法 、岩本敏
    • Organizer
      電子情報通信学会 LQE研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] UVオゾン処理によるSpiro-OMeTADホール輸送層の酸化反応促進2022

    • Author(s)
      林亮太朗、室田彩音、岡憲吾、山下兼一
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 3次元ウッドパイル型フォトニック結晶におけるヒンジ状態のマイクロ波領域での観測2022

    • Author(s)
      芦田侑也、山下兼一、上田哲也、若林克法、岩本敏、高橋駿
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ケルビンプローブ原子間力顕微鏡によるペロブスカイト太陽電池の光起電力測定2022

    • Author(s)
      沖野翔太郎、山下兼一、小林圭
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 2次元周期構造による有機ポラリトンモードの分散特性制御2022

    • Author(s)
      塩冶卓也、足立雄志、平尾司、高橋駿、山下兼一
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] シアノ基置換(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーを含有するマイクロキャビティの作製とその光学特性2022

    • Author(s)
      門司悠佑、水野斎、甚上知美、山下兼一、佐々木史雄、柳久雄
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 松尾匠、上田悠介、水野斎、佐々木史雄、山下兼一、柳久雄2022

    • Author(s)
      有機単結晶共振器における分子振動をまとった励起子ポラリトン形成に由来する光励起レーザ発振
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] CsPbBr3微小共振器の2次元波数空間におけるポラリトン凝縮特性2022

    • Author(s)
      犬飼剛也、森山裕太、上田悠介、平尾司、高橋駿、山下兼一
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 半導体薄膜内の量子ドットにおける量子閉じ込めシュタルク効果に関する考察2022

    • Author(s)
      五十野誠生、山下兼一、高橋駿
    • Organizer
      第7回JSAPフォトニクスワークショップ
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 単純立方格子からなる3次元フォトニック結晶におけるマイクロ波高次トポロジカル状態のロバスト性の検証2022

    • Author(s)
      芦田侑也、木村陽、山下兼一、上田哲也、若林克法、岩本敏、高橋駿
    • Organizer
      第7回JSAPフォトニクスワークショップ
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] トポロジーに基づいたマイクロ波伝送2022

    • Author(s)
      高橋駿、芦田侑也、山下兼一、上田哲也、若林克法、岩本敏
    • Organizer
      令和4年電気関係学会関西連合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] (チオフェン/フェニレン )コオリゴマー (TPCO)によるポラリトニクス2022

    • Author(s)
      山下兼一
    • Organizer
      電子情報通信学会POC研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] CsPbBr3微小共振器におけるポラリトン凝縮相の偏光特性2022

    • Author(s)
      森山裕太、犬飼剛也、高橋駿、山下兼一
    • Organizer
      第572回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ハロゲン混晶ペロブスカイト結晶の作製と発光特性2022

    • Author(s)
      南谷大悟、森山裕太、犬飼剛也、高橋駿、山下兼一
    • Organizer
      第572回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] アンチソルベント法によるペロブスカイト薄膜の大面積スピンコート成膜2022

    • Author(s)
      岡憲吾、山下兼一
    • Organizer
      第572回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ナノインプリント法による有機ポラリトン格子の作製と分散特性評価2022

    • Author(s)
      足立雄志、塩冶卓也、高橋駿、山下兼一
    • Organizer
      第572回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 2次元波数空間におけるポラリトンモード分散の測定と可視化2022

    • Author(s)
      犬飼剛也、平尾司、高橋駿、山下兼一
    • Organizer
      第572回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 全無機鉛ハライドペロブスカイトにおける室温ポラリトン凝縮2022

    • Author(s)
      山下兼一
    • Organizer
      第572回レーザー学会研究会「有機コヒーレントフォトニクス」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 時間分解ケルビンプローブフォース顕微鏡によるペロブスカイト太陽電池の局所電気特性評価2022

    • Author(s)
      沖野翔太郎、岡憲吾、山下兼一、小林圭
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Polarization Characteristics of Polaritonic BCS in CsPbBr3 Microcavity2022

    • Author(s)
      Y. Moriyama, Y. Ueda, T. Horao, T. Tagami, S. Takahashi, and K. Yamashita
    • Organizer
      CLEO-PR 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Organic VCSEL Lattice Fabricated by Nanoimprint Lithography2022

    • Author(s)
      Y. Adachi, T. Hirao, T. Enna, T. Inukai, S. Takahashi, and K. Yamashita
    • Organizer
      CLEO-PR 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of Lead-Halide Perovskite Film with Two-Dimensional Photonic Lattice2022

    • Author(s)
      J. Morishita, Y. Adachi, T. Enna, S. Takahashi, Y. Yamamoto, and K. Yamashita
    • Organizer
      CLEO-PR 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microwave Hinge State in a Three-Dimensional Photonic Crystal Composed of Simple Cubic Lattices2022

    • Author(s)
      Y. Ashida, K. Yamashita, T. Ueda, K. Wakabayashi, S. Iwamoto, and S. Takahashi
    • Organizer
      CLEO-PR 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-07-05   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi