銅ハライド系マイクロキャビティにおける励起子ポラリトン凝縮の制御

• 研究課題/領域番号: 15H03678
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 中山 正昭 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (30172480)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2015年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: マイクロキャビティ / 銅ハライド / 励起子ポラリトン凝縮 / 発光分光法 / 凝縮体分散関係 / 拡散性ゴールドストーンモード / ボソン終状態誘導 / 発光特性 / 角度分解発光分光法 / ポラリトン凝縮体分散関係 / 非平衡凝縮 / 拡散型ゴールドストーンモード / 微小共振器 / 光物性 / 物性実験 / ポラリトン分散関係 / 非平衡凝縮ゴールドストーン・モード / 発光ダイナミクス / 分布ブラッグ反射鏡 / 励起子ポラリトン分散関係 / 拡散性Goldstoneモード

研究成果の概要

独自に作製した銅ハライド系マイクロキャビティ（微小共振器）を試料とし、発光分光法を用いて励起子ポラリトン（励起子－光子混成状態）凝縮に関する研究を行った。CuBrマイクロキャビティにおいて、10～140Kの温度領域でポラリトン凝縮を実現し、離調度（励起子とキャビティ光子のエネルギー差）によって凝縮閾値励起強度を制御できることを検証した。さらに、ポラリトン凝縮体の分散関係が、非平衡凝縮特有の非分散性（拡散性ゴールドストーンモード）を示すことを定量的に明らかにした。また、発光ダイナミクスでは、ポラリトン凝縮によって発光の立ち上がり時間と減衰時間が劇的に短くなること（ボソン終状態誘導）を見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Temperature effect on the dispersion relation of nonequilibrium exciton-polariton condensates in a CuBr microcavity (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Nakayama and Kazuki Tamura
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 87 号: 5 ページ: 053701-053701
  • DOI: 10.7566/jpsj.87.053701
  • NAID: 210000134804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of diffusive and dispersive profiles of nonequilibrium polariton-condensate dispersion relation in a CuBr microcavity (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Nakayama and Masafumi Ueda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 95 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.125315
  • NAID: 120006883950
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polariton-condensation effects on photoluminescence dynamics in a CuBr microcavity (2017)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Nakayama, Katsuya Murakami, and Yoshiaki Furukawa
  • 雑誌名: J. Lumin. 巻: 未定 ページ: 68-72
  • DOI: 10.1016/j.jlumin.2017.02.045
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cavity effect on a biexciton in a CuCl microcavity (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuyoshi Mitsumori, Shimpei Matsuura, Shoichi Uchiyama, Keiichi Edamatsu, and Masaaki Nakayama
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 94 号: 11
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.115308
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polariton dispersion relations under condensation in a CuBr microcavity (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Nakayama, Katsuya Murakami, and DaeGwi Kim
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: 13 号: 2-3 ページ: 81-84
  • DOI: 10.1002/pssc.201510076
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Blueshifted flat dispersion relation of exciton-polariton condensates in a CuBr microcavity (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Nakayama, Katsuya Murakami, and DaeGwi Kim
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 5 ページ: 054702-054702
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.054702
  • NAID: 40020820750
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] CuBrマイクロキャビティにおける励起子ポラリトン非平衡凝縮体の分散関係II (2018)
  • 著者名/発表者名: 田村和樹、中山正昭
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] CuBrマイクロキャビティにおける励起子ポラリトン非平衡凝縮体の分散関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山正昭、植田誠史
  • 学会等名: 日本物理学会
• [学会発表] CuIマイクロキャビティにおける励起子ポラリトン発光ダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 宇田匠吾、中山正昭
  • 学会等名: 第28回光物性研究会
• [学会発表] CuBrマイクロキャビティにおける励起子ポラリトン非平衡凝縮体の分散関係の温度依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田村和樹、中山正昭
  • 学会等名: 第28回光物性研究会
• [学会発表] CuBrマイクロキャビティにおける励起子ポラリトン凝縮体の分散関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 植田誠史、中山正昭
  • 学会等名: 第27回光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] CuBrマイクロキャビティにおけるポラリトン凝縮体の拡散性GoldstoneモードIII (2016)
  • 著者名/発表者名: 植田誠史、中山正昭
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] Polariton-condensation effects on photoluminescence dynamics in a CuBr microcavity (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Nakayama, Katsuya Murakami, and Yoshiaki Furukawa
  • 学会等名: 19th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids
  • 発表場所: Chimie ParisTech (Paris, France)
  • 年月日: 2016-07-22
  • 国際学会
• [学会発表] CuBrマイクロキャビティにおけるポラリトン凝縮体の拡散性GoldstoneモードII (2016)
  • 著者名/発表者名: 植田 誠史、中山正昭
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] CuBrマイクロキャビティにおけるポラリトン凝縮状態でのポラリトン分散関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 植田 誠史、中山正昭
  • 学会等名: 第26回光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] Exciton-polariton condensation in CuBr microcavities (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Nakayama
  • 学会等名: Green Photonics Workshop on Exciton Polaritons and Their Laser Application
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学（奈良県生駒市）
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CuBr微小共振器におけるポラリトン凝縮状態の拡散型Goldstoneモード (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山正昭、村上勝哉、金大貴
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Polariton dispersion relations under condensation in a CuBr microcavity (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Nakayama, Katsuya Murakami, and DaeGwi Kim
  • 学会等名: 11th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials
  • 発表場所: Polytechnique Montreal (Montreal, Canada)
  • 年月日: 2015-05-20
  • 国際学会