2022 Fiscal Year Annual Research Report
Self-organized low-dimensional cavity structures of TOCOs towards electrically pumped organic lasers
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19H02172
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
柳 久雄 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00220179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 史雄 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (90222009)
山下 兼一 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (00346115)
阪東 一毅 静岡大学, 理学部, 准教授 (50344867)
山雄 健史 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (10397606)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機レーザー / TPCO / マイクロキャビティ / ポラリトンレーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、TPCO低次元結晶を用いて電流励起下で発振する有機レーザーの実現を目指した。TPCO結晶をパルスレーザーで強励起すると、300 psにも及ぶ時間遅れを伴ったパルス型遅延発光が室温で放射する。この遅延現象は、結晶キャビティ内に閉じ込められたフォトンと励起子の強結合により生成した励起子ポラリトンの緩和過程として解釈される。しかし、なぜ室温において外部共振器をもたないマクロ（～100 μm）な結晶で励起子ポラリトンが形成し、遅延発光が異常なスペクトル分裂を伴って現れることや、非共鳴励起下でラマン散乱の選択的な増幅が見られることなど不明な点が多い。このようなT特異な発光増幅現象を解明することは、電流励起有機レーザーを実現するうえで課題となっている(1)レーザー発振励起閾値エネルギーの低減、(2)電流注入励起子による励起子失活、(3)非発光性の三重項励起子問題を解決する上で重要である。
そこで本研究では、まず(1)について、TPCOのつ高配向単結晶成長の特徴を活かして一低次元ナノワイヤや二次元薄板状結晶の作製し、これらの低次元単結晶が外部共振器を導入することなく光励起下において低励起密度閾値で発振する良質な有機レーザー媒質として機能することを確認した。
次に、(2)の課題に対しては、DBRミラー上にTPCO誘導体蒸着膜を積層したpn接合型のVCSELを作製し、そのELスペクトルの角度分解測定から電流励起下においても生成した励起子と結合した準粒子である励起子ポラリトンを形成していることを明らかにした。
今年度は(3)について、二次元薄板状TPCO単結晶の光励起レーザー発振スペクトルから励起子ポラリトンのエネルギー分散特性を導き、前述した異常なスペクトル分裂を伴った遅延発光増幅現象の起源を明らかにし、三重項励起子問題に関連する知見を得た。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(9 results)
