2021 Fiscal Year Annual Research Report
光－物質ハイブリッド状態を用いたニューロモルフィック機能の創出と高度化
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20K21000
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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) |
高橋 駿 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (60731768)
稲田 雄飛 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 助教 (90770941)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ポラリトン / ニューロモルフィックデバイス / 有機半導体 / ペロブスカイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、集積性と低消費電力性に優れたニューロモルフィックデバイスの創成に、光子と励起子の結合量子状態（ポラリトン）を利用した新概念により挑戦する。
今年度の成果として、まず有機半導体BP1T-CNを活性層に用いた微小共振器において、強い複屈折性に起因した異方的なポラリトン分散特性を明らかにするとともに、ポラリトン凝縮閾値以下での励起状態緩和メカニズムを明らかにし、室温ポラリトンのニューロモルフィック応用に向けた特徴的な物理現象をとらえることができた。また、全無機鉛ハライドペロブスカイトを活性層に用いた微小共振器においては、BCS状態が関与したポラリトンの室温でのエネルギー凝縮を示した。遮蔽効果により高温もしくは高密度状態での安定形成が難しい通常のクーロン力による励起子状態に対し、BCS型の励起子は、スピン相関による電子－正孔相関がクーロン力よりも長距離での相関が可能であるとされている。この事実はニューロモルフィック機能の安定動作に向けても極めて重要である。
この全無機ペロブスカイト微小共振器を用いた凝縮相形成のヒステリシス動作およびニューロモルフィック動作の実証に向けた実験系の構築を引き続き推し進めている。この実験系の構築には、励起光源の選定がカギとなり、ナノ秒のパルスレーザ光源、連続波（cw）のLD光源を並行して検討してきた。その結果、この材料系でのポラリトン凝縮相形成のヒステリシス動作の確認には100 ns程度の時間領域で駆動するのが最適であることを見出した。現在、そのためのＬＤ駆動回路系の作製と光学評価を実施中である。
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