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2015 Fiscal Year Annual Research Report

量子ドットを用いた電流注入型表面プラズモン光源の創出と光集積回路への応用

Research Project

Project/Area Number 13J00719
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

宮田 将司  大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsプラズモニクス / 表面プラズモン / 光共振器 / 光集積回路 / 量子ドット / ナノメカニクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題の目標は,プラズモン光源やプラズモン共振器等を電気的に駆動・制御することで,エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子・回路を世界に先駆けて実現することである.本年度は主に,ナノメカニクスによるプラズモン共振器の電気的制御の実証と量子光源の制御への応用を行った.当該年度の主な成果を以下に示す.
1.エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子を実現するため,プラズモン共振器の電気的制御を検討した.本研究では,極低電力動作が可能なナノメカニクスを共振器構造に応用することで,プラズモン共振器の電気的制御の実現を目指した.ナノプロービングと集束イオンビーム堆積法を用いて,金ナノワイヤを金基板上空に配置し,共振器構造を作製した.共振器構造に電圧を印加した際の光散乱特性を可視光領域で測定した結果,ナノメカニクスによりプラズモン共振器の電気的かつ動的な制御が可能であることを見出した.本成果は,これまで実現が困難であった可視光領域におけるプラズモン共振の電気的制御を実証したとともに,プラズモニクスとナノメカニクスの融合分野の創出に向けた第一歩となりうる.
2.量子ドットの発光特性は,プラズモン共振により変調されることがよく知られている.本研究では,上記のプラズモン共振器を応用することで,量子ドットの発光制御に動的な機能を新たに付加することを目指した.量子ドットを共振器構造上にスピンコーティングにより散布することで,量子ドットと共振器の結合系を構築した.共振器に電圧を印加しながら量子ドットの発光を測定した結果,電圧による発光スペクトルの変化が観測された.以上の結果は,電圧駆動プラズモン共振器による量子光源の発光制御が可能であることを示す.したがって,ナノスケールの光源やナノレーザの発光波長の電気的な制御が原理的に可能であることを示唆している.

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] スタンフォード大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      スタンフォード大学
  • [Journal Article] Gap Plasmon Resonance in a Suspended Plasmonic Nanowire Coupled to a Metallic Substrate2015

    • Author(s)
      Masashi Miyata, Aaron Holsteen, Yusuke Nagasaki, Mark L. Brongersma, Junichi Takahara
    • Journal Title

      Nano Letters

      Volume: 15 Pages: 5609-5616

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.5b02307

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Surface plasmon propagation on overcrossing metallic waveguides fabricated by a pick-and-place method2015

    • Author(s)
      Yusuke Nagasaki, Masashi Miyata, Mai Higuchi, Junichi Takahara
    • Journal Title

      MRS Communications

      Volume: 5 Pages: 587-591

    • DOI

      10.1557/mrc.2015.80

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ナノエレクトロメカニクスによるプラズモニック光アンテナの制御2016

    • Author(s)
      宮田将司
    • Organizer
      日本光学会 ナノオプティクス研究グループ 第22回研究討論会
    • Place of Presentation
      東京農工大学 科学博物館(東京都小金井市)
    • Year and Date
      2016-03-01
    • Invited
  • [Presentation] Nano-electromechanically tunable plasmonic resonator2015

    • Author(s)
      A. Kaijima, M. Miyata, Y. Nagasaki, J. Takahara
    • Organizer
      Nanophotonics in Asia 2015
    • Place of Presentation
      Nakanoshima Center (Osaka City, Osaka, Japan)
    • Year and Date
      2015-12-10 – 2015-12-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] プラズモン共振器の電気機械的制御2015

    • Author(s)
      貝嶋祥,宮田将司,長崎裕介,高原淳一
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-15
  • [Presentation] ハロゲンランプ照射下の銀ナノ粒子におけるプラズモン共鳴のスペクトル変化2015

    • Author(s)
      池田裕喜,宮田将司,高原淳一
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-15
  • [Presentation] Multi-spectral plasmon induced transparency via dipole and dual-quadrupole coupling2015

    • Author(s)
      M. Miyata, J. Hirohata, Y. Nagasaki, J. Takahara
    • Organizer
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
    • Place of Presentation
      Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans (Hakodate City, Hokkaido, Japan)
    • Year and Date
      2015-07-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Surface Plasmon Guiding on Metallic Nano-Bridges2015

    • Author(s)
      Y. Nagasaki, M. Miyata, J. Takahara
    • Organizer
      The 10th Asia-Pacific Conference on Near-Field Optics
    • Place of Presentation
      Hakodate Research Center for Fisheries and Oceans (Hakodate City, Hokkaido, Japan)
    • Year and Date
      2015-07-10
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 大阪大学高原研究室webページ

    • URL

      http://nelph.parc.osaka-u.ac.jp/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] プラズモニック構造体、カラー生成構造体、黒色生成構造体、及び記録媒体2016

    • Inventor(s)
      高原淳一、宮田将司、畠田英明
    • Industrial Property Rights Holder
      高原淳一、宮田将司、畠田英明
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2016-018860
    • Filing Date
      2016-02-03

URL: 

Published: 2016-12-27   Modified: 2022-02-03  

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