2016 Fiscal Year Annual Research Report
有機半導体結晶微小共振器による光子－励起子間相互作用と発光機能の制御
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15H03974
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山下 兼一 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (00346115)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山雄 健史 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 准教授 (10397606)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電子・電気材料 / 微小共振器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は有機半導体結晶を活性層とした微小共振器デバイスを作製し、電流注入レーザ発振やポラリトンレージングなどの新規コヒーレント光源応用を見据えた基礎物理を探求することを目的としている。この目的を達成するために、（チオフェン/フェニレン）コオリゴマー（TPCO）材料に主に着眼している。
前年度に行った共振器ポラリトン分散特性評価においてTPCO有機半導体結晶が強い光子-励起子相互作用を示すことが分かったことを受け、これをApplied Physics Lettersにて発表した。強い面内分子配向がもたらす大きな遷移双極子モーメントが単に共振器ポラリトン形成に有利なだけでなく、偏光モードとの結合にも興味深い結果をもたらすことが期待できる。この成果に基づいて、本年度は共振器ポラリトン粒子のエネルギー緩和・凝縮過程に着眼して主に研究を行った。さらに高Q値の微小共振器の作製に成功し、ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所との共同研究にて共振器ポラリトンの励起・緩和ダイナミクスを評価中である。また、連携研究者との共同研究では、これまでの研究で用いてきた有機半導体材料（BP1T-CN）と類似した材料（BP2T-CN）においても、垂直微小共振器の作製と光子―励起子間の強結合が可能であることが示された（Jpn. J. Appl. Phys.に掲載）。また、本研究テーマに関する招待講演を国際会議EMN Meetingにおいて実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
共振器ポラリトン形成によるポラリトンレージングに関する研究については大きな進展が得られている。現在用いている材料系（TPCO有機半導体結晶）がこの目的に有利な特性を有することをはっきりさせることができており、また、国外研究機関との連携により、ポラリトン凝縮の実現にさらに迫ることもできている。一方で、電流注入型のレーザ発振については有効な知見を今年度新たに見つけることはできていない。キャリアの効率的な注入に関してさらなる検討が必要な状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に得られている実験データの解析とその成果報告を慎重に進める必要がある。これは次年度の活動における第一の目標であり、場合によっては追加実験を本学、もしくは連携研究機関により実施する。また、有機ポラリトン凝縮に有用な材料系をさらに開拓するために、本研究室における評価測定システムをさらに強化することを考えている。特に、空間コヒーレンス形成の有無を手軽に評価できるようにすることが必須である。
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