研究課題
若手研究
本研究の目標は、次世代光量子通信を担う円偏光光源の創出である。具体的には、空間反転対称性が破れた原子層材料、遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)、が有する特異な電子構造(バレー分極)を利用することで、室温において円偏光発光の電気的制御法を確立する。さらに、光共振器の導入を行うことで、最終的には世界初となる室温円偏光レーザー素子の作製を目指す。本研究を通して、円偏光光源創出に向けた物性・素子・機能の統一的な基盤技術を確立する。
本研究では、空間反転対称性が破れた原子層材料、遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)、が有する特異な電子構造を利用することで、室温において円偏光発光の電気的制御法を確立し、光共振器の導入を行うことで最終的には円偏光発光素子及びレーザー素子の作製を目的とした。これに対し、まず、TMDCの歪み効果による対称性変調を活かした室温円偏光の電気的制御法を確立した。次に、この手法を基に、TMDCのヘテロ接合の界面歪みを利用した円偏光発光素子の作製に成功した。最後、様々な光共振器を導入した発光素子を作製することで、共振器モードや励起子ポラリトンによる発光を観測し、高機能な発光素子を実現した。
本研究は、円偏光光源・レーザー素子に向けた既存手法とは異なる、材料物性・素子構造・機能化によりアプローチしている。特に、遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)の内因的な自由度であるバレーを発光機能として活かすアイデアは、本材料の物理的特徴を最大限活用した独創的な応用例といえる。これに加え、ヘテロ構造や共振器導入による室温円偏光発光素子及び高機能発光素子の実現は、世界的にみても新規性の高い研究成果であり、基礎的な原理確認に留まっていたTMDCの光物性を、円偏光光源という工学応用展開へ押し上げると期待する。
すべて 2022 2021 2020 2019 その他
すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (19件) (うち国際共著 4件、 査読あり 19件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (53件) (うち国際学会 36件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (2件)
Physical Review Materials
巻: Just accepted ページ: Just accepted
ACS Applied Nano Materials
巻: - ページ: -
10.1021/acsanm.2c00377
巻: 5 ページ: 1775-1782
10.1021/acsanm.1c03160
Journal of the Imaging Society of Japan
巻: 60 ページ: 656-672
10.11370/isj.60.656
Advanced Materials
巻: 33 ページ: 2100601
10.1002/adma.202100601
ACS Nano
巻: 15 ページ: 12911-12921
10.1021/acsnano.1c01242
Crystals
巻: 11 ページ: 791
10.3390/cryst11070791
Nanoscale
巻: 13 ページ: 8784-8789
10.1039/D1NR01279G
npj 2D Materials and Applications
巻: 5 ページ: 31
10.1038/s41699-021-00210-7
巻: 5 ページ: 025404
10.1103/PhysRevMaterials.5.025404
Nano Letters
巻: 21 ページ: 243~249
10.1021/acs.nanolett.0c03456
Applied Physics Express
巻: 13 ページ: 084002~084002
10.35848/1882-0786/aba56c
Advanced Functional Materials
巻: 30 ページ: 1908641~1908641
10.1002/adfm.201908641
巻: 12 ページ: 9366~9374
10.1039/D0NR01104E
Science Advances
巻: 5 ページ: eaav7282
10.1126/sciadv.aav7282
physica status solidi (RRL) ? Rapid Research Letters
巻: 13 ページ: 1900162~1900162
10.1002/pssr.201900162
巻: 13 ページ: 9218~9226
10.1021/acsnano.9b03563
Physical Review B
巻: 100 ページ: 115141
10.1103/PhysRevB.100.115141
Advanced Energy Materials
巻: 10 ページ: 1902842~1902842
10.1002/aenm.201902842
https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20210727_engg.pdf
https://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20201214_engg1.pdf