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タイムゲート強度相関法の開発と単一ドット光学特性の絶対計測への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K04902
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

井原 章之  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 研究員 (10619860)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード強度相関 / 単一光子 / 純度 / タイムゲート / 時間フィルタ / 顕微光量子計測 / コロイド量子ドット / 吸収断面積 / 半導体ナノ粒子 / 顕微発光分光 / 単一光子純度 / エキシトン発光 / バイエキシトン発光 / 強度相関計測 / 単一光子光源 / カスケード発光 / 発光量子効率 / 光吸収断面積 / 量子ドット / ナノ粒子 / 強度相関測定 / 絶対計測
研究成果の概要

ナノ発光材料などの光源から放出される光子の強度相関を計測する手法は、光子が単一光子状態になっていることを示すために活用されてきた。しかし、一般的に使われてきた従来の強度相関法で得られる情報は少なく、計測した単一光子光源の性能が低い場合に、その原因を強度相関のデータだけから特定することは困難であった。本研究では、従来の強度相関法よりも多くの情報の抽出が可能になる測定法(タイムゲート強度相関法)の開発を進めた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本提案で開発した計測手法を基盤として、優れた特性をもつ単一光子を発生させる技術を開発することにより、多光子状態の高効率生成などに代表される、量子テクノロジー分野の極めて重要な技術課題の解決に向けた突破口が開ける可能性がある。また、計測技術を発展させることにより、ナノ発光材料の特性診断を革新し、材料開発を飛躍的に効率化することもできる。材料開発が進み、優れた特性をもつ材料を量産できるようになれば、ディスプレイ、LED、レーザー、太陽電池、セキュリティタグ、生体イメージング、人工光合成など、既存の用途での利用を目的とした社会実装を加速させることにも貢献できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Photoluminescence of CVD-grown MoS<sub>2</sub> modified by pH under aqueous solutions toward potential biological sensing2020

    • 著者名/発表者名
      Seki Takakazu、Ihara Toshiyuki、Kanemitsu Yoshihiko、Hayamizu Yuhei
    • 雑誌名

      2D Materials

      巻: 7 号: 3 ページ: 034001-034001

    • DOI

      10.1088/2053-1583/ab712d

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superior properties in room-temperature colloidal-dot quantum emitters revealed by ultralow-dark-count detections of temporally-purified single photons2019

    • 著者名/発表者名
      Ihara Toshiyuki、Miki Shigehito、Yamada Toshiki、Kaji Takahiro、Otomo Akira、Hosako Iwao、Terai Hirotaka
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 15941-15941

    • DOI

      10.1038/s41598-019-52377-1

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Impact of a time gate to the purity of single photons emitted from colloidal quantum dots2019

    • 著者名/発表者名
      Ihara Toshiyuki、Miki Shigehito、Yamada Toshiki、Terai Hirotaka
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: 10929 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1117/12.2507334

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Photon correlation g(2) studies on luminescence of single colloidal quantum dots2021

    • 著者名/発表者名
      T. Ihara
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] TEMグリッドに塗布したコロイド量子ドットの単一光子特性評価2021

    • 著者名/発表者名
      井原 章之, 榎本 航之, 夫 勇進, 富成 征弘, 三木 茂人, 寺井 弘高
    • 学会等名
      応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 単一CdSe/ZnS CQDのエキシトン発光による高純度単一光子発生2020

    • 著者名/発表者名
      井原 章之, 三木 茂人, 山田 俊樹, 寺井 弘高
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 単一CQD発光の顕微光量子計測とシステム効率の特性診断2020

    • 著者名/発表者名
      井原 章之, 三木 茂人, 知名 史博, 山田 俊樹, 寺井 弘高
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] High-quality quantum emission from colloidal quantum dots revealed byultralow-dark-count detections of temporally-filtered single photons2020

    • 著者名/発表者名
      T. Ihara, S. Miki, T. Yamada, and H. Terai
    • 学会等名
      11th International Conference on Quantum Dots
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単一ドット室温発光における超高純度単一光子特性の観測2020

    • 著者名/発表者名
      井原 章之, 三木 茂人, 山田 俊樹, 寺井 弘高
    • 学会等名
      応用物理学会秋春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 単一ドット室温発光の空間イメージと低ダーク強度相関の同時計測2019

    • 著者名/発表者名
      井原 章之, 三木 茂人, 山田 俊樹, 寺井 弘高
    • 学会等名
      ”, 応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] コロイドドット室温単一光子光源の低雑音タイムゲート強度相関計測2018

    • 著者名/発表者名
      井原 章之, 三木 茂人, 山田 俊樹, 寺井 弘高
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] リアルタイム画像解析を利用した単一コロイドドット発光の選択的自動計測2018

    • 著者名/発表者名
      井原 章之, 松田 厚志
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Impact of time gate to purity of single photons emitted from colloidal quantum dots2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ihara, S. Miki, T. Yamada, and H. Terai
    • 学会等名
      SPIE photonics west
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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