顕微光量子計測とTEM撮影を活用した量子ドット単一光子特性の研究

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K04889
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 井原 章之 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所小金井フロンティア研究センター, 主任研究員 (10619860)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 単一光子 / 顕微発光計測 / 量子ドット / 半導体ナノ粒子 / 電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、単一光子をカウントする計測法と光学顕微鏡を組み合わせた「顕微光量子計測法」を活用し、ナノサイズの発光材料を用いた単一光子発生技術の開発を進める。特にコロイド量子ドット（CQD）と呼ばれる発光材料を対象として、サイズ・形状などの幾何学的特徴が単一光子特性に与える影響を調べる。既存手法のもつ「個々のCQDの幾何学的特徴を決定できない」という問題を解決するための技術を開発し、幾何学的特徴に依存した単一光子発生メカニズムを調べる。開発した新しい顕微光量子計測技術を基盤として、単一光子発生に適したCQD材料設計の指針を明らかにすることを目指す。
高い集光効率で顕微光量子計測を実施するためには、TEMグリッドにイマージョンオイルを付着させる必要がある。しかし、オイルが付着したTEMグリッドではTEM撮影が困難であるため、顕微光量子計測の実施後にオイルを除去しなければならない。本年度には、TEMグリッドに付着したイマージョンオイルを洗浄するための手法の開発を進めた。
本年度に開発した手法に基づいて、単一CQDの幾何学的特徴と単一光子特性の関係性を解明するためには、「同一のCQDに対する顕微光量子計測とTEM撮影を実施できる手法になっているか」という点を確認しておく必要がある。本年度には、TEMグリッドに塗布したCQDに対する単一光子特性の測定を行い、開発した手法が想定通りに機能するかどうかを検証するための予備的な実験を進めた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画していた通りに、TEMグリッドに付着したイマージョンオイルを洗浄するための手法の開発を進めた。また、顕微光量子計測を行った後に、そのグリッドに対してTEM撮影を行う手法の開発も進めた。これらの点を考慮し、おおむね順調に研究が進展していると自己評価した。

Strategy for Future Research Activity

2022年度に開発した手法を用いれば、顕微光量子計測を行った後にTEM撮影を行うこと自体は可能となる。しかし、単一CQDの幾何学的特徴と単一光子特性の関係性を解明するためには、「同一のCQDに対する顕微光量子計測とTEM撮影を実施できる手法になっているか」という点を確認しておく必要がある。今後の研究では、TEMグリッドに塗布したCQDに対する単一光子特性の測定を行い、凝集したCQDの粒子数が２個以上ある場合に単一光子特性（単一光子の純度）が悪化することを確認し、開発した手法が想定通りに機能するかどうかを検証する。

Causes of Carryover

おおむね計画通りに使用したが、ごくわずかな端数として754円だけの残金が生じた。翌年度に消耗品費として使用する計画である。