2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ光電子融合機能デバイスにおける階層的励起輸送過程の研究
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25286067
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
堀 裕和 山梨大学, 総合研究部, 教授 (10165574)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内山 和治 山梨大学, 総合研究部, 助教 (70538165)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 先端機能デバイス / ナノオプティクス / 走査プローブ顕微鏡 / ナノ材料 / 応用光学・量子光工学 / 新機能開発 / 機能構造の数理モデル / 非平衡開放系の機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ空間の電子・光融合系に基づく階層的励起輸送型新機能システムにおける機能評価の科学技術基盤の開拓と、非ノイマン型の情報処理機構を念頭に置いた新機能構造の探索を目的として、初年度研究を推進した。
平成26年度は、初年度開発した、複層の量子井戸構造を有する素子の表裏から同時にSTM制御の光近接場探針を操作して励起輸送の素過程をより直接的に解明する新機能を有する装置を活用し、特に入出力インターフェースとして作製した複合金ナノロッドシステムにおける諸現象を解析するとともに、半導体量子構造積層素子の作製に諸条件を調整して取り組み、新機能システム開拓の推進を行った。これとともに、機能素子材料として、半導体量子構造以外にフォトクロミックナノ材料の集積構造を検討し、デバイス作成の基盤となる動作原理や機能分析等を理論実験両面から検討した。
理論研究では引き続き、ナノ空間での電子輸送と近接場光相互作用が組み合わさった励起輸送系の機能探索のために、圏と層のコホモロジーの観点に立った近接場相互作用の記述法の開拓を発展させ、これに基づく機能発現の素過程の数理的分析を行い、コホモロジーの長系列の構成に基づく構造の分析を大いに進展させ、短完全列条件とシステムの動的平衡の対応仮説を打ちたて、これに基づいて粘菌計算システムやグリア細胞を媒介とする脳機能などの生体機能の解析に基づく電子光融合系デバイスおよびシステムの機能発現気候の研究を推し進め、外部研究者との共同による機能モデルをの発展などを含む、多様なシステム構築の可能性を開拓した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本課題で開発した複層の量子井戸構造を有する素子の表裏から同時にSTM制御の光近接場探針を操作して、励起輸送の素過程をより直接的に解明する新機能を有する装置は、複雑な構造にも拘らず極めて安定に動作し、ナノ光電子機能計測の可能性を大幅に拡大している。ナノロッド系における入出力系の作製および計測・評価からも優れた特性を得ており、希薄磁性半導体量子構造の複層素子作製も技術向上し、システム動作検証が順調に進展している。
理論研究においては、圏と層のコホモロジーの観点に立った近接場相互作用の記述法の開拓が大幅に発展し、これに基づく機能発現の素過程の数理的分析からコホモロジーの長系列の構成に基づく構造の分析から短完全列条件とシステムの動的平衡の対応仮説を打ちたてるなど大きな成果があった。これに基づいて粘菌計算システムやグリア細胞を媒介とする脳機能などの生体機能の解析に基づく電子光融合系デバイスおよびシステムの機能発現気候の研究を推し進め、外部研究者との共同による機能モデルをの発展などを含む、多様なシステム構築の可能性を開拓した。
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| Strategy for Future Research Activity |
引続き下記1～6の課題の目標達成を目指し、光・電子融合機能素過程の科学技術基盤の確立にむけた研究を推進する。特に、走査顕微分光技術を効果的に運用し、磁性半導体量子構造における励起輸送の素過程解明を実施し成果のとりまとめを行う。機能構造の数理として本課題で開拓した圏と層のコホモロジーの概念に基づく近接場光相互作用の素過程の記述を発展させ、非平衡系の定常状態を短完全列の形成とする機能発現条件と、局所環境系の熱力学等の知見に基づいて分析し、励起子移動の電子系の側面と近接場光相互作用の光系の側面との可分性/不可分性等の解析に基づいて、新機能創生の数理モデル構築につなげる。
１．ナノ構造を持つ単層磁性半導体量子井戸デバイスおよび磁性非磁性結合量子井戸デバイスを多様な条件で作製し、磁場制御ナノ発光イメージング分光計測を行い、励起子輸送経路と励起子発光過程の統計数理的分離抽出により素過程の明確な分析を行う。２．外部磁場により階層的にポテンシャルを制御できる多層構造の量子井戸デバイスを作製し、磁場制御ナノ発光イメージング分光計測を行い、階層間の近接場光励起輸送経路の解析に基づく共鳴的励起輸送機能の素過程分析を行う。３．SATにおける粘菌を用いた解探索機構やセルオートマトン等との比較研究に基づき、可能な機能構造を模索する。４．上記１，２のデバイスにおいて、ナノ分解能の局所光励起を実現し、これに基づく励起輸送経路および共鳴的近接場光励起輸送過程の特性を明らかにする。５．デバイス表面にナノ構造の磁性原子層薄膜を形成し、磁場の局所変調によるデバイス機能変調機構を開拓するとともに、磁性非磁性結合量子井戸におけるスピン選択キャリア注入過程を利用したデバイス研究に発展させる。６．上記研究課題を統合し、ナノスケールでの光・電子融合機能デバイスおよびシステムの設計原理研究と新機能探索研究を展開する。
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Research Products
(8 results)
