光波動－励起子波動完全共鳴による超高速・超高効率非線形光学応答の実現

• 研究課題/領域番号: 15K05133
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 滋賀県立大学
• 研究代表者: 一宮 正義 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (00397621)
• 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: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 超高速輻射緩和 / 励起子超放射 / ナノからバルクへのクロスオーバー領域 / 共鳴光カー応答 / 光物性 / 励起子 / 非線形光学 / 超高速

研究成果の概要

本研究では、膜厚1μmに至るまで位相緩和定数が0.2 meVを下回る単結晶CuCl薄膜作製法を確立し、CuClとZnOの高品質膜に対して測定した非線形スペクトル及び励起子輻射緩和特性ではいずれの試料においてもスペクトル形状・輻射緩和時間が重心運動の閉じ込めによって波動性が顕現した励起子波と光波の長距離結合に関する理論計算と一致していることを確認した。また、光カー効果測定より求めた非線形屈折率は、光と励起子の結合が強まる膜厚の試料においては高速カー媒質として良く利用される石英よりも４桁以上と桁違いに大きな光学非線形性を示すことに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Correlative near-infrared light and cathodoluminescence microscopy using Y2O3:Ln, Yb (Ln = Tm, Er) nanophosphors for multi-scale, multi-colour bioimaging (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, S., Furukawa, T., Niioka, H., Ichimiya, M., Sannomiya, T., Tanaka, N., Onoshima, D., Yukawa, H., Baba, Y., Miyake, J., Ashida, M., Araki, T., and Hashimoto, M.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 25950-25950
  • DOI: 10.1038/srep25950
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of c/a Anisotropy and Local Crystal Structure on Superconductivity in AFe2(As1-xPx)2 (A = Ba1-ySry, Sr1-yCay and Eu) (2016)
  • 著者名/発表者名: Toru Adachi, Yusuke Nakamatsu, Tatsuya Kobayashi, Shigeki Miyasaka, Setsuko Tajima, Masayoshi Ichimiya, Masaaki Ashida, Hajime Sagayama, Hironori Nakao, Reiji Kumai, and Youichi Murakami
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 85 号: 6 ページ: 063705-063705
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.063705
  • NAID: 210000133952
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Y2O3 nanophosphors by homogeneous precipitation method using excessive urea for cathodoluminescence and upconversion luminescence bioimaging (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Fukushima, T. Furukawa, H. Niioka, M. Ichimiya, T. Sannomiya, J. Miyake, M. Ashida, T. Araki, and M. Hashimoto
  • 雑誌名: Optical Materials Express 巻: 6 号: 3 ページ: 831-843
  • DOI: 10.1364/ome.6.000831
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of Giant Mott Phase Transition of Single Electric Nanodomain in Manganite Nanowall Wire (2015)
  • 著者名/発表者名: A. N. Hattori, Y. Fujiwara, K. Fujiwara, T. V. A. Nguyen, T. Nakamura, M. Ichimiya, M. Ashida, and H. Tanaka
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 15 号: 7 ページ: 4322-4328
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b00264
  • 査読あり
• [学会発表] Ultrafast radiation mode surviving up to room temperature in photoluminescence spectrum (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Matsuda
  • 学会等名: 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrafast radiative decay due to coupling of multi-component excitons via radiation wave in ZnO thin films (2018)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Ichimiya
  • 学会等名: 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] ZnO薄膜の多成分励起子連成効果による特異な非線形光学応答 (2018)
  • 著者名/発表者名: 一宮正義
  • 学会等名: ナノ学会第16回大会
• [学会発表] 高品質薄膜の室温発光スペクトルにおける励起子コヒーレンスの顕現 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松田拓也
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] ZnO薄膜における多成分励起子混成効果の過渡回折格子分光法による観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 一宮正義
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Ultrafast and Efficient Nonlinear Optical Response by Coherent Coupling between Light and Polarization Waves in Nano-to-bulk Crossover Regime (2018)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Ichimiya
  • 学会等名: BIT's 4th Annual World Congress of Smart Materials-2018 (WCSM-2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ZnO薄膜における光と励起子の空間的インタープレイによる 超高速非線形光学応答の観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋拓也
  • 学会等名: レーザー学会学術講演会第38回年次大会
• [学会発表] ナノとバルクのクロスオーバー領域におけるCuCl励起子発光の温度依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋拓也, 松田拓也, 一宮正義, 石原一, 芦田昌明
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 界面エネルギー移動を利用したナノ領域電子物性の新奇光プローブ法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 服部梓, 一宮正義, 芦田昌明, 田中秀和
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 高品質半導体薄膜の室温発光スペクトルに表出する励起子コヒーレンスの実証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松田拓也
  • 学会等名: 第28回光物性研究会
• [学会発表] ZnO薄膜における光を介した多成分励起子の混成効果による輻射緩和率増大の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋拓也
  • 学会等名: 第28回光物性研究会
• [学会発表] Fabrication of I-VII semiconductor thin films using novel MBE with electron beam irradiation and their assessment by cathodoluminescence (2017)
  • 著者名/発表者名: Masayoshi Ichimiya
  • 学会等名: EMN Meeting on Epitaxy 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 光と励起子の長距離結合による室温超高速発観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松田拓也
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] CuCl薄膜における潮解防止法の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大嘉真伍
  • 学会等名: ナノ学会第15回大会
• [学会発表] 真空蒸着法によるSi基板上へのZnS薄膜の作製と評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻本健斗
  • 学会等名: ナノ学会第15回大会
• [学会発表] Ultrafast and efficient nonlinear optical response by long-range coherent coupling between light and polarization waves (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Ichimiya
  • 学会等名: MMN meeting on ultrafast 2016
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2016-10-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] CuClの励起子コヒーレント光結合効果による高次閉じ込め準位からの超高速発光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松田拓也, 高橋拓也, 一宮正義, 芦田昌明, 石原一
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Investigation of nanodomain properties in the phase-separated manganite by probing electron dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: A. N. Hattori, T. V. A. Ngyuen, M. Nagai, M. Ichimiya, M. Ashida, and H. Tanaka
  • 学会等名: Low-Energy Electrodynamics in Solids
  • 発表場所: Hotel LAFORET Biwako
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] 半導体高品質薄膜の光波-分極波長距離結合による超高速・高効率非線形光学応答 (2016)
  • 著者名/発表者名: 一宮正義, 松田拓也, 石原一, 芦田昌明
  • 学会等名: レーザ・量子エレクトロニクス研究会（LQE）
  • 発表場所: 福井市地域交流プラザ
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] ZnO薄膜の発光スペクトルにおける励起子 光コヒーレント結合効果の可能性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松田拓也，佐伯昴，一宮正義，木下岳，石原一，川上将輝，中山正昭，芦田昌明
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] MBE法の改善によるCuCl薄膜の高品質化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新井佑基，松田拓也，中村清孝，一宮正義，石原一，芦田昌明，柳澤淳一
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ZnO薄膜中の高速輻射緩和する光－励起子結合モードの短パルス励起 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木下岳，一宮正義，芦田昌明，石原一
  • 学会等名: 第26回光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学六甲台第2キャンパス
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] CuCl薄膜の高品質化とその光学的品質の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村清孝，松田拓也，新井祐基，一宮正義，石原一，芦田昌明，柳澤淳一
  • 学会等名: 第26回光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学六甲台第2キャンパス
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] ZnO薄膜の発光スペクトルと縮退四光波混合スペクトル における光－励起子コヒーレント結合効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐伯昴，松田拓也，一宮正義，木下岳，石原一，川上将輝，中山正昭，芦田昌明
  • 学会等名: 第26回光物性研究会
  • 発表場所: 神戸大学六甲台第2キャンパス
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] Enhancement of Nonlinear Optical Signal Using Ultrashort-pulse Excitation in CuCl High-quality Thin Films (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ichimiya, S. Saeki, T. Umakoshi, T. Kinoshita, H. Ishihara, and M. Ashida
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Enhancement of Nonlinear Signal of Multinode-type Excitons Using Ultrashort-pulse Excitation in CuCl Thin Films (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ichimiya, T. Umakoshi, S. Saeki, T. Kinoshida, H. Ishihara, and M. Ashida
  • 学会等名: 11th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON 2015)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際学会
• [学会発表] 高品質ZnO薄膜における超高速励起子輻射緩和 (2015)
  • 著者名/発表者名: 一宮正義，佐伯昴，馬越隆之，木下岳，石原一，川上将輝，中山正昭，芦田昌明
  • 学会等名: ナノ学会第13回大会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパス
  • 年月日: 2015-05-11
• [学会発表] CuCl薄膜作製におけるSi 基板上でのバッファ層による品質改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松岩貴祐，中村清孝，吉本ななみ，一宮正義，柳澤淳一
  • 学会等名: ナノ学会第13回大会
  • 発表場所: 東北大学片平キャンパス
  • 年月日: 2015-05-11
• [学会発表] Ultrafast Optical Response Due to Coherent Coupling between Light and Exciton in Semiconductor Thin Films (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Ichimiya, T. Umakoshi, S. Saeki, H. Ishihara, and M. Ashida
  • 学会等名: 2015 MRS Spring meeting & Exhibit
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2015-04-06
  • 国際学会
• [備考] 知のリソース
  • URL: http://db.spins.usp.ac.jp/html/200000122_ja.html
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/read0118860/