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2013 Fiscal Year Annual Research Report

機能創発型光プロセスを用いた革新的エネルギー下方変換デバイスの開発

Research Project

Project/Area Number 23686052
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

八井 崇  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80505248)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywordsドレスト光子 / 量子ドット / 粒径制御 / エネルギー変換素子
Research Abstract

半導体量子ドット(QD)によって構成される革新的ナノスケールエネルギー変換デバイスを創製するために、(1)近接場光を利用したQDの粒径制御、および(2)近接場光を利用したナノスケールエネルギー変換デバイス作製法の開発、を行った。
近接場光によって動作するナノフォトニックエネルギー変換を高効率に動作させるためには、QDの粒径制御が重要となる。ZnO QDの合成法として,ゾル・ゲル法が利用されているが、この時、得られるQDの粒径は、温度ゆらぎによって決まる粒径のばらつきが発生する。そこで、(1)では、QDに発生する近接場光を利用したQDの粒径制御技術の開発を行った。その結果、粒径のばらつきを大幅に改善(28%から21%)することに成功した。このことは、従来の熱揺らぎによって決まる粒径ばらつきの理論限界を超えた制御法を確立した画期的成果である。
QDを用いてエネルギー変換を発生させるためには、粒径の異なるQDを隣接して固定する必要がある。そこで、(2)では、異なるQDが隣接して接近した時のみに固定化される近接場光固定法を開発した。量子ドットには、ZnOおよびCdSeの二種類を利用して、これらを紫外線硬化樹脂と混合した。近接場光発生用には、紫外線硬化樹脂と反応しない可視光を用いた。その結果、二つのQDが近接した際に発生した近接場光によってエネルギー上方変換が発生し、その結果、QDが近接した状態で固定されることを発見した。得られたQDペア内部では、紫外光を吸収するZnOから可視光で発光するCdSeに対して高効率でエネルギー移動し、可視発光することが確認された。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2014 2013

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 3 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] Dressed-photon–phonon (DPP)-assisted visible- and infrared-light water splitting2014

    • Author(s)
      T. Yatsui, T. Imoto, T. Mochizuki, K. Kitamura, and T. Kawazoe
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: Vol. 4 Pages: Article number : 4561(5)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Emission from a dipole-forbidden energy state in a GaAs quantum-ring induced by dressed photon2014

    • Author(s)
      T. Yatsui, W. Nomura, T. Mano, H. T. Miyazaki, K. Sakoda, T. Kawazoe, and M. Ohtsu
    • Journal Title

      Appl. Phys. A: Materials Science & Processing

      Volume: 115 Pages: 1-4

    • DOI

      10.1007/s00339-013-7905-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Demonstration of controlling the spatiotemporal dynamics of optical near-field excitation transfer in Y-junction structure consisting of randomly distributed quantum dots2014

    • Author(s)
      W. Nomura, M. Naruse, M. Aono, S.-J. Kim, T. Kawazoe, T. Yatsui, and M. Ohtsu
    • Journal Title

      Advances in Optical Technologies

      Volume: 2014 Pages: 569684 1-8

    • DOI

      10.1155/2014/569684

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Challenge in realizing ultraflat material surfaces2013

    • Author(s)
      T. Yatsui, W. Nomura, F. Stehlin, O. Soppera, M. Naruse, and M. Ohtsu
    • Journal Title

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      Volume: Volume 4 Pages: 875–885

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phonon-assisted near-field activation of electron transfer2013

    • Author(s)
      T. Yatsui, K. Iijima, T. Imoto, K. Kitamura, and T. Kawazoe
    • Journal Title

      Journal of Nanophotonics

      Volume: Vol. 7, Iss. 1 Pages: 073796 (7)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental demonstration and stochastic modeling of autonomous formation of nanophotonic droplets2013

    • Author(s)
      N. Tate, M. Naruse, Y. Liu, T. Kawazoe, T. Yatsui, and M. Ohtsu
    • Journal Title

      Appl. Phys. B- Lasers and Optics

      Volume: 112 Pages: 587-592

    • DOI

      10.1007/s00340-013-5442-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CO2 phonon mode renormalization using phonon-assisted energy up-conversion2013

    • Author(s)
      N. Tanjeem, T. Kawazoe, and T. Yatsui
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 3 Pages: 3341 1-8

    • DOI

      10.1038/srep03341

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 加工、エネルギー、環境技術への展開2013

    • Author(s)
      八井 崇
    • Organizer
      ドレスト光子工学への招待 -異次元の先端光技術を理解しビジネスに活かす
    • Place of Presentation
      東京大学、東京
    • Year and Date
      20131220-20131220
    • Invited
  • [Presentation] Spatiotemporal optical energy transfer in randomly distributed quantum dots system2013

    • Author(s)
      W. Nomura, T. Yatsui, T. Kawazoe, M. Naruse, and M. Ohtsu
    • Organizer
      The 9th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      20130703-20130706
  • [Presentation] Phonon-assisted photo-curing method for autonomous formation of Nanophotonic Droplets2013

    • Author(s)
      N. Tate, Y. Liu, T. Kawazoe, M. Naruse, T. Yatsui, and M. Ohtsu
    • Organizer
      The 9th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      20130703-20130706
  • [Presentation] Emission from a dipole-forbidden energy state in a GaAs quantum ring induced by near-field interaction with a fiber probe2013

    • Author(s)
      T. Yatsui, W. Nomura, T. Mano, H. Miyazaki, K. Sakoda, T. Kawazoe, and M. Ohtsu
    • Organizer
      The 9th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      20130703-20130706
  • [Presentation] Emission from a dipole-forbidden energy state in a GaAs quantum-ring induced by dressed photon2013

    • Author(s)
      T. Yatsui, W. Nomura, T. Mano, H. Miyazaki, K. Sakoda, T. Kawazoe, and M. Ohtsu
    • Organizer
      Conference on Lasers and Electro-Optics 2013 (CLEO2013)
    • Place of Presentation
      San Jose, CA, USA
    • Year and Date
      20130610-20130614
  • [Presentation] ドレスト光子利用加工技術の進展2013

    • Author(s)
      八井 崇
    • Organizer
      京都大学化学研究所先端ビームナノ科学センターセミナー
    • Place of Presentation
      京都大学、京都
    • Year and Date
      20130531-20130531
    • Invited
  • [Presentation] 光子・電子を無駄なく利用するドレスト光子利用加工技術2013

    • Author(s)
      八井 崇
    • Organizer
      第79回レーザ加工学会
    • Place of Presentation
      関西大学、大阪
    • Year and Date
      20130507-20130508
    • Invited
  • [Book] "Chapter 8: Near-Field Optical Fiber Probes and the Applications II," in Handbook of Nano-Optics and Nanophotonics2013

    • Author(s)
      Takashi Yatsui and Motoichi Ohtsu
    • Total Pages
      1071
    • Publisher
      Springer
  • [Book] "Chapter 15: Integration and Evaluation of Nanophotonic Devices Using Optical Near Field," in Handbook of Nano-Optics and Nanophotonics2013

    • Author(s)
      Takashi Yatsui, Wataru Nomura, Gyu-Chul Yi, Motoichi Ohtsu
    • Total Pages
      1071
    • Publisher
      Springer
  • [Book] "Chapter 16: Properties of Optical Near-Field Excitation Transfers in Randomly Distributed Spherical Quantum Dots," in Handbook of Nano-Optics and Nanophotonics2013

    • Author(s)
      Wataru Nomura, Takashi Yatsui, Motoichi Ohtsu
    • Total Pages
      1071
    • Publisher
      Springer

URL: 

Published: 2015-05-28  

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