2014 Fiscal Year Annual Research Report
化学合成した量子ドットを用いる量子光学固体素子の製造技術の研究
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24310104
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
向井 剛輝 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10361867)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中嶋 聖介 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究教員 (40462709)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 量子情報 / マイクロ・キャビティ / シリコン・フォトニクス / 超格子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化学合成量子ドット(QD)を用いて光量子情報回路を作製するための、基盤技術を構築することを目的とした。光通信波長帯で発光するPbS QDをマイクロ・キャビティに担持させ、マイクロマシン動作によって光子放出のON/OFF制御が可能な、光量子素子の作製技術の構築を目指す。最終年度である今年度は、これまで蓄積した技術を高度化し、光素子の試作を進めた。
まず、単一QDの位置制御に成功した。SPMリソグラフィを用いてシリコン基板上の任意の位置に形成したナノホールに、PbS QDを１個だけ、トラップできた。
また、この基板を用いてマイクロ・キャビティ素子を実現する技術を検討した。まず、シリコン上にQD混入ポリマー層を積層したハイブリッド構造を持つマイクロ・キャビティ素子において、電圧印可で共振波長をシミュレーション通りに制御して発光波長をコントロールすることに成功した。また、QDを載せたシリコン基板上にシリコンスパッタを行うモノリシック構造の作製において、QDの発光特性をほとんど劣化させないことに成功した。
QDの安定化や新しい素子化の可能性を探るため、QDをシリカガラスに担持させる方法の検討も進めた。バルクガラス中にQDを担持させる方法では、量子効率の維持や発光の長寿命化を実現するためのガラスの重合手順や熱処理の条件を見出した。更に、超短パルスレーザを用いて、QD混入ガラス中に光回路を形成することに成功した。PbS QDを個々にガラスコーティングすることにも初めて成功し、その結果、化学合成QD特有の発光ブリンキング現象が抑制されること、また発光寿命が超寿命化することなどを見出した。
素子化の可能性を更に探るため、位置制御技術の別形態として、シリコンテンプレートを用いてQDを３次元配列する試みも行った。QD超格子の形成を示唆する発光の長寿命化、導電率の劇的な改善などが確認できた。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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