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ランダム光共振器と半導体励起子の強結合による新奇物理現象の発現

研究課題

研究課題/領域番号 16K17506
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 応用物性
研究機関法政大学 (2017-2018)
群馬大学 (2016)

研究代表者

中村 俊博  法政大学, 理工学部, 准教授 (90451715)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードランダムレーザー / 酸化亜鉛 / レーザー / ナノ・マイクロ粒子 / 半導体物性 / 光物性
研究成果の概要

本研究では、半導体微粒子で構成されるランダム共振器と半導体中の励起子を結合させ、励起子状態を制御することで、従来のランダム構造系では不可能な新奇物理現象の発現の可能性を探った。研究成果として、酸化亜鉛マイクロ微粒子の粒子サイズや結晶性、凝集状態などをパラメータとしてレーザー発振特性の評価を行った。その結果、マイクロ粒子の発振ピーク数はこれらのパラメータに大きく依存することを見いだした。しかし、レーザー発振しきい値が高い場合には励起子は存在できずに、電子-正孔プラズマ状態で発振するため、励起子との結合状態の実現は難しいことも判明し、さらなるマイクロ構造の最適化が必要となることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ランダムレーザーでは、形成する共振器のQ値は低く、散乱損失が大きいため、レーザー発振しきい値は高い。本研究は酸化亜鉛のマイクロ粒子を用いランダム構造のサイズを制御することで誘起される共振器モード数を制限し、レーザー発振しきい値の低減とともに、共鳴エネルギーを狭帯域化させるという発想で、共振器-励起子を強結合させ、ランダム共振器-励起子ポラリトンレーザーという全く新しいタイプのレーザー光源を目指す点で学術的に意義深い。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 1件、 査読あり 21件、 謝辞記載あり 13件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Luminescence Properties of Eu3+-activated TbAlO3 Perovskite Compound Synthesized by Metal Organic Decomposition2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Onishi, T. Nakamura, H. Sone, S. Adachi
    • 雑誌名

      Jpn, J. Appl. Phys.

      巻: 57 号: 8 ページ: 082601-082601

    • DOI

      10.7567/jjap.57.082601

    • NAID

      210000149413

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and properties of Rb2GeF6:Mn4+ red-emitting phosphors2018

    • 著者名/発表者名
      S. Sakurai, T. Nakamura, S. Adachi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 2 ページ: 022601-022601

    • DOI

      10.7567/jjap.57.022601

    • NAID

      210000148592

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and properties of Tb3Al5O12:Eu3+ garnet phosphor2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Onishi, T. Nakamura, H. Sone, S. Adachi
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 197 ページ: 242-247

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2018.01.043

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Laser Processing for Colloidal Silicon Nanocrystal Formation in a Reactive Solvent2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Yuan, T. Nakamura, S. Adachi, K. Matsuishi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 121 号: 15 ページ: 8623-8629

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b00288

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Orange-Light Emitting Garnet Phosphor: Tb3Ga5O12:Eu3+2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sawada, T. Nakamura, S. Adachi
    • 雑誌名

      ECS Journal of Solid State Science and Technology

      巻: 6 号: 8 ページ: R97-R104

    • DOI

      10.1149/2.0091708jss

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and properties of Ca3Ga2Ge3O12:Tb3+ garnet phosphor2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sawada, T. Nakamura, S. Adachi
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 43 号: 16 ページ: 14225-14232

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2017.07.170

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Yellow-light emitting Tb3Al5O12:Ce3+ phosphor properties sensitized by Bi3+ ions2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Onishi, T. Nakamura, S. Adachi
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 192 ページ: 720-727

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2017.07.056

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unique properties of ZnTiF6・6H2O:Mn4+ red-emitting hexahydrate phosphor2017

    • 著者名/発表者名
      R. Hoshino, S. Sakurai, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      J. Lumin.

      巻: 184 ページ: 160-168

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2016.12.028

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Luminescence properties of Tb3Al5O12 garnet and related compounds synthesized by the metal organic decomposition method2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Onishi, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      J. Lumin.

      巻: 183 ページ: 190-200

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2016.11.035

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Luminescence color control and quantum-efficiency enhancement of colloidal Si nanocrystals by pulsed laser irradiation in liquid2017

    • 著者名/発表者名
      Z. Yuan, T. Nakamura, S. Adachi, and K. Matsuishi
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 号: 3 ページ: 1193-1200

    • DOI

      10.1039/c6nr08757d

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photoluminescence properties of Tb3Al5O12:Ce3+ garnet synthesized by the metal organic decomposition method2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Onishi, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      Opt. Mater.

      巻: 64 ページ: 557-563

    • DOI

      10.1016/j.optmat.2017.01.024

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Double threshold behavior in a resonance-controlled ZnO random laser2017

    • 著者名/発表者名
      R. Niyuki, H. Fujiwara, T. Nakamura, Y. Ishikawa, N. Koshizaki, T. Tsuji, and K. Sasaki
    • 雑誌名

      APL Photonics

      巻: 2 号: 3 ページ: 036101-036101

    • DOI

      10.1063/1.4974334

    • NAID

      120006220002

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural change induced by thermal annealing of red-light-emitting ZnSnF6・6H2O:Mn4+ hexahydrate phosphor2016

    • 著者名/発表者名
      R. Hoshino, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 5 ページ: 052601-052601

    • DOI

      10.7567/jjap.55.052601

    • NAID

      210000146459

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Solubility limit and luminescence properties of Eu3+ ions in Al2O3 powder2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Onishi, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      J. Lumin.

      巻: 176 ページ: 266-271

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2016.03.030

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Abnormal photoluminescence phenomena in (Tb3+, Eu3+) codoped Ga2O3 phosphor2016

    • 著者名/発表者名
      K. Sawada, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      J. Alloys Compd.

      巻: 678 ページ: 448-455

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2016.04.004

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Resonant energy transfer in (Eu3+, Bi3+)-codoped CaZrO3 red-emitting phosphor2016

    • 著者名/発表者名
      T. Orihashi, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 6 号: 70 ページ: 66130-66139

    • DOI

      10.1039/c6ra13429g

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tb3+ ion doping into Al2O3: Solubility limit and luminescence properties2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Onishi, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 55 号: 11 ページ: 112401-112401

    • DOI

      10.7567/jjap.55.112401

    • NAID

      210000147231

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and unique photoluminescence properties of Eu2Ti2O7 and Eu2TiO52016

    • 著者名/発表者名
      T. Orihashi, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      J. Am. Ceram. Soc.

      巻: 99 号: 9 ページ: 3039-3046

    • DOI

      10.1111/jace.14318

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Europium gallium garnet (Eu3Ga5O12) and Eu3GaO6: Synthesis and material properties2016

    • 著者名/発表者名
      . K. Sawada, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 120 号: 14

    • DOI

      10.1063/1.4964444

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhancement of Visible-Luminescence Saturation Intensity by Surface Plasmons in Ag/ZnO Films2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 6 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.6.044009

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rb2SiF6:Mn4+ and Rb2TiF6:Mn4+ red-emitting phosphors2016

    • 著者名/発表者名
      S. Sakurai, T. Nakamura, and S. Adachi
    • 雑誌名

      ECS J. Solid State Sci. Technol.

      巻: 5 号: 12 ページ: R206-R210

    • DOI

      10.1149/2.0171612jss

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 多孔質シリコンの液中レーザー照射による蛍光ナノ粒子の高収率生成2019

    • 著者名/発表者名
      中村俊博
    • 学会等名
      レーザー学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化物半導体のマイクロ・ナノ構造を用いたランダムレーザーの開発2018

    • 著者名/発表者名
      中村俊博
    • 学会等名
      バルクセラミックスの信頼性に関するワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化亜鉛凝集体マイクロ粒子からのランダムレーザーの発振2018

    • 著者名/発表者名
      小松亮介, 齋藤紀子, 山本泰生 , 中村俊博
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] EuドープSrAl2O4蛍光体の発光特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      大串叡壮,中村俊博
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] High-Yield Synthesis of Luminescent Colloidal Silicon Nanocrystals from Porous Silicon2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, J. Otsubo, N. Koshida
    • 学会等名
      nanoGe Fall meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Efficient conversion from porous silicon to luminescent colloidal silicon nanoparticles by pulsed laser irradiation in liquid2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura,Z. Yuan,N. Koshida
    • 学会等名
      Porous Semiconductors - Science and Technology 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improved synthesis of luminescent Si nanoparticles by pulsed laser irradiation of porous structures in liquid2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura Z. Yuan
    • 学会等名
      第98回日本化学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高反応性分散液中レーザー照射プロセスによるSiナノ結晶コロイド粒子の発光効率の改善とサイズ分布の狭小化2017

    • 著者名/発表者名
      袁 澤,中村 俊博,安達 定雄,松石 清人
    • 学会等名
      第64回応用物理学会 春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Bi3+共ドープによるTb3Al5O12:Ce3+蛍光体の発光増強2017

    • 著者名/発表者名
      大西 勇也,中村 俊博,安達 定雄
    • 学会等名
      第64回応用物理学会 春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication of colloidal Si nanoparticles by pulsed-laser irradiation of porous Si in liquid: Toward high productivity and size control2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, Z. Yuan, S. Adachi
    • 学会等名
      The 18th International Symposium on Laser Precision Microfabrication
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rb2XF6:Mn4+( X = Si, Ge, Ti )赤色蛍光体の作製と評価2016

    • 著者名/発表者名
      櫻井 翔之、中村 俊博、安達 定雄
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ZnTiF6・6H2O:Mn4+赤色蛍光体の作製と評価2016

    • 著者名/発表者名
      櫻井 翔之、星野 良介、中村 俊博、安達 定雄
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Al2O3 中のTb3+イオンの固溶限界と発光特性2016

    • 著者名/発表者名
      大西 勇也,中村 俊博,安達 定雄
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Tb3Al5O12ガーネットの作製とフォトルミネッセンス特性2016

    • 著者名/発表者名
      大西 勇也,中村 俊博,安達 定雄
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Tb3Al5O12:Ce3+黄色蛍光体の作製と評価2016

    • 著者名/発表者名
      大西 勇也,中村 俊博,安達 定雄
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 希土類酸化物結晶のラマン散乱スペクトル2016

    • 著者名/発表者名
      大西 勇也,中村 俊博,安達 定雄
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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