2021 Fiscal Year Annual Research Report
TPCO自己キャビティにおける励起子フォノンポラリトンレーザー発振
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21H01370
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
水野 斎 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60734837)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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)
阪東 一毅 静岡大学, 理学部, 准教授 (50344867)
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)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | (チオフェン/フェニレン)コオリゴマー / 励起子ポラリトン / 励起子フォノンポラリトン / レーザー発振 / ナノ結晶 / サイズ効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー (TPCO)単結晶において観測される特異なレーザー発振特性が励起子－分子振動(フォノン)－フォトンが結合した，励起子フォノンポラリトンに基づくレーザー発振であるかどうか検証を行った。バルク結晶のパラレルな両端面を共振器（キャビティ）とする自己キャビティからのレーザー発振スペクトルを基にエネルギー対波数ベクトルの分散プロットを作成し，現象論的ハミルトニアンを用いて解析を行うことにより，励起子－分子振動－フォトンが結合したモデルで実験結果を再現できることがわかった。これは，自己キャビティ中で励起子フォノンポラリトンが形成されていることを示唆している。
顕微分光測定を行い，TPCOナノ結晶の光学スペクトルのナノ結晶サイズ依存性を調べた実験では，ナノ結晶サイズの減少と共に発光帯のブルーシフトが観測され，表面効果（通常の表面効果，結晶格子のソフト化）と量子効果（サイトシフト効果，量子サイズ効果）の複合的要因により生じていることを明らかにした。
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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
TPCO自己キャビティにおいて励起子フォノンポラリトンの存在を示唆する結果が得られたことと，TPCOナノ結晶のサイズ依存性は単なる表面効果でなく量子効果であるサイトシフト効果との複合効果で説明できることを実証したことから，おおむね順調に研究が進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
TPCO自己キャビティにおける励起子フォノンポラリトンの発光特性の励起強度依存性を明らかにすると共に，TPCOマイクロキャビティにおける励起ポラリトン/励起子フォノンポラリトンの光学特性との比較を行う。また，TPCOナノ結晶のサイズ効果発現の主な要因がナノ結晶の内部に起因する量子効果であるのかどうかを検証する。
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