First-principles study of nonlinear optics in semiconductors with nano and atomic scale structures

Research Project

Project/Area Number	24K06922
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 13020:Semiconductors, optical properties of condensed matter and atomic physics-related
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	植本光治神戸大学, 工学研究科, 助教 (90748500)
Project Period (FY)	2024-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000) Fiscal Year 2026: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	ナノフォトニクス / 電磁界解析 / 超高速現象 / 第一原理計算 / 非線形光学
Outline of Research at the Start	本課題では第一原理計算と電磁界解析の結合手法に基づいて、ナノあるいは原子スケール構造と強レーザー場との相互作用の理解を深め応用研究に役立てる。具体的には「①高調波発生などの非線形光学効果を増強するシリコン半導体メタ表面の設計」、「②非線形光学効果による光損失を軽減する導波路などのシリコンフォトニクスデバイス設計」「③ナノ構造をもつシリコン表面におけるSPP励起の予測」に取り組む。上記の目的のため申請者が開発に関わる光科学ソフトウェア「SALMONコード[5]」を用いる予定であり、大規模なモデルの計算のため「最局在ワニエ関数による局在基底をもちいたブロッホ方程式計算機能」の実装を行う。