2020 Fiscal Year Research-status Report

自己組織性有機無機量子井戸を用いたキャビティポラリトンデバイス

Research Project

Project/Area Number	18K04927
Research Institution	Saga University
Principal Investigator	江良正直佐賀大学, 理工学部, 准教授 (30191927)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	ハロゲン化鉛系ペロブスカイト / キャビティポラリトン / ハイブリッド励起子 / 有機・無機量子井戸 / Langmuir-Blodgett法 / レーザー / 発光デバイス / 光非線形材料
Outline of Annual Research Achievements	スクイーズドアウト法により光学的に均質なハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト量子井戸薄膜の作製法を確立することができた。作製した薄膜の光学定数を分光エリプソメトリーにより評価し、その結果を用いてキャビティポラリトンデバイスのシミュレーションを行った。その結果、116meV以上のラビ分裂が観測されることが明らかとなった。このことより、このハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト薄膜を用いたキャビティポラリトンデバイスが室温においても十分実現できることを確認した。さらに、電流駆動のキャビティポラリトンデバイスを実現するため、有機層に有機半導体を導入したハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト薄膜の作製も取り組んだ。その結果、アントラセンを有機半導体として有機層に導入したハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト薄膜の作製に成功した。このアントラセンの導入には、新しく見出した分子混合法を用いることにより初めて成功した。この材料は、アントラセンと無機半導体層とも半値幅が狭く、振動子強度が大きな励起子を形成するため、電流駆動型のキャビティポラリトンデバイスとしての応用だけでなく、ハイブリッド励起子系における光非線形材料としての応用も期待できる。現在のところ、このハイブリッド励起子系においては無機半導体層からアントラセン三重項励起子への効率の良いエネルギー移動（弱結合ハイブリッド励起子の形成）が確認されている。高い光非線形性を実現するには、強結合ハイブリッド励起子の形成が必要であるので、これが今後の課題となる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason スクイーズドアウト法によるハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト薄膜のキャビティポラリトンデバイスへの応用の可能性を実証できた。また、ハイブリッド励起子系材料への応用の可能性も示すことができた。
Strategy for Future Research Activity	スクイーズドアウト法により作製したハロゲン化鉛系層状ペロブスカイト薄膜を用いたキャビティポラリトンデバイスにおける、光励起によるキャビティポラリトンのボーズアインシュタイン凝縮の実証、及びキャビティポラリトンデバイスの動作確認（特に無しきい値レーザ）。さらには、ハイブリッド励起子系における光非線形性の評価。強結合ハイブリッド励起子形成条件の確立。
Causes of Carryover	コロナによる自粛期間が長かったため、十分な研究時間を持つことができなかったため。予算は、キャビティパラりトンデバイス作製及び評価のため主に消耗品費として使用する。