| 研究課題/領域番号 |
20K03808
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
宮島 顕祐 東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 教授 (20397764)
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| 研究分担者 |
石川 陽 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (10508807)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 超蛍光 / 量子ドット / コヒーレント現象 / 量子揺らぎ / 半磁性半導体 / 不均一系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超蛍光とは、多数の励起された二準位系が自発的にコヒーレンスを生成することで生じる協同的発光であり、そのコヒーレンス生成のきっかけは輻射場の量子揺らぎである。本課題では、不均一な高密度量子系である半導体量子ドット集合系やポテンシャル揺らぎを持つ半磁性半導体において、共鳴励起下で発生する超短パルス光に着目する。まず、それらの単一パルス測定によって超蛍光の量子揺らぎを捉える。そのうえで、外部からの光照射によるその量子揺らぎの制御を行う。以上の研究から、マクロなコヒーレンス生成機構と超蛍光現象を光・電子(励起子)・スピンの相関と供に探求し、光量子科学の新規分野を開拓する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、NaCl単結晶中のCuCl量子ドット集合系から生じる超蛍光に対して、自発的なコヒーレンス形成過程を反映する量子揺らぎを捉えることを試みた。まず、発光の偏光度を単一パルスごとに測定する光学系を構築した。そして、発光に寄与するドメイン（コヒーレンス結合したドット集合系）数を制限することにより、量子揺らぎに起因すると考えられる偏光度の揺らぎを観測した。さらにその実験の過程で、放射の空間分解測定を行い、超蛍光が試料内部で複数の放射モードを持っていることを明らかにした。また、量子ドットの励起過程を変化させることで、過去に報告されていない、新しい超蛍光パルスの発現を観測した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の研究対象である超蛍光は、励起状態にある多数の二準系が光を介して自発的にコヒーレント結合し、協同的に放出される光である。そのため、高いエネルギー変換効率で高強度のパルス光を放射するメカニズムであり、超短パルス光源への応用が期待される。超蛍光は主に気体分子・原子において研究が始まったが、近年固体からの超蛍光が報告されるようになってきた。本研究は、その中でも超蛍光の量子性を捉えることを試みている。将来の量子情報分野への応用に対して寄与する知見が得られたと言える。
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