2021 Fiscal Year Research-status Report
機械的揺らぎを抑圧した2次元材料による高純度量子エミッタ
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21K18193
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
秋田 成司 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60202529)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石原 一 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60273611)
有江 隆之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80533017)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 量子エミッタ / 揺らぎ / ナノ電気機械 / 2次元材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では原子層NEMS非線形ナノ機械振動子をプラットフォームとし、機械的振動のような低周波フォノンと光・電子系とを協奏させた量子マニピュレーションにより機械的揺らぎを量子極限まで抑圧し、線幅の狭い高純度な単一光子の生成とその応用に関する分野を開拓することを目的とし本年度は以下について検討を進めた。
１．ｈBNカラーセンターと機械的歪の理解： 低温（４K）環境において405nm励起可能な時間相関単一光子計数およびナノ機械共振器の振動計測の可能な測定系を構築した。さらに、様々な条件で欠陥を導入したhBNからの発光特性の知見を蓄積した。ここで、欠陥生成に関してはアニール及びAFMによる方法について検討を進めた。また、単一発光中心による発光と単原子層膜の機械的歪み・振動の相関を調べるための理論的手法を開発するため、本年度は初等的モデルで計算可能な膜内の閉じ込め励起による発光と共振器を結合させた場合の反跳力による機械的振動について調べた。その結果、薄膜が単純な固有振動モードを持つ場合、実際の振動がそのモードによるポテンシャルと光圧ポテンシャルのバランスで決まることなどが明らかになった。
２．ナノ機械振動子のモード間結合と機械的エネルギー移動の理解： 機械的振動の抑圧を実現するにはNEMS 共振器のモード間結合と機械的エネルギー移動の理解が重要である。ここでは、静電引力による機械的歪を容易に印加するためhBNと導電性の高いグラフェンの2層構造の機械共振器を構成した。強い静電張力を印加した条件下で非線形振動へ移行するような大きな振動振幅を加えるとこれまでに観測されたことのない1次の共振モードが２つに分裂する現象を見出した。これは、縮退した振動モードの開裂及びモード間の移行の制御が強い張力印加により可能であることを示している。
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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
先に述べたように、計画したhBNカラーセンターと揺らぎの理解のための基礎データの蓄積は進んでいる。また、非線形振動領域でのモード間のエネルギー移動を見出すなど順調に計画は進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きカラーセンターの精密に位置制御した効率的な生成方法について検討を進める。特に本年度は電子線による方法について検討を進める。また、歪印加によるカラーセンターの特性変化について計測を行い知見を蓄積する。
モード間のエネルギー移動に関しては低次モードだけでなく高次の振動領域についても検討を進め、効率的なモード間エネルギー移動の制御の実現を目指す。
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| Causes of Carryover |
旅費および学会参加費に予算計上していたがCOVID-19の影響で旅費および参加費の執行が出来なかったため使用額に差異が生じた。
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