| 研究課題/領域番号 |
20K21134
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
岩長 祐伸 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主席研究員 (20361066)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | メタ表面 / ナノ・マイクロフォトニック構造 / 原子層材料 / 発光増強 / ラマン散乱増強 / ２次元材料 / 単一コヒーレント状態 / 励起子 / 光メタデバイス / 純光学デバイス / 面発光デバイス / コヒーレント現象 / 超高速動作 / GHz / 超高速 / 光スイッチング / 光マイクロ共振器 / 光集積回路 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では 100 GHz 超で動作可能な超高速光メタデバイスの構造設計および原理実証を行う。超高繰り返し動作のために、干渉光吸収現象を活用して、純光スイッチング素子などの基本的な素子群の創製する方針をとる。巨大装置で大きな運転コストを要する既存の量子コンピュータとは異なる方式で、小型・低電力動作の条件下で、飛躍的な高速動作を実現し、将来的には、電子デバイスによる高速動作を光デバイスによって超高速動作によって革新することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
超高繰り返し動作（100 GHz 超）を最終目標として、純光学的な動作を原理とするメタデバイス構造の検討を行った。メタデバイスの形態として１つは面内の光導波を基軸とするデバイス、もう１つは面から垂直方向に光放射するデバイスがある。実験研究として、面放射型の高輝度光メタデバイスの創出に向けた基礎研究を行った。２次元原子層発光材料を光メタ表面に転写実装することにより、面放射型の光メタデバイスを作製し、その発光特性を実験的に研究した。その結果、顕著な発光増強効果を見出した。発光には１ピコ秒オーダーの超高速成分があり、100 GHz動作も原理的に可能であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在のCPU、約 3 GHz動作、を超える非常に大きな繰り返し動作、最終目標 100 GHz 超え、を可能にする新デバイス（メタデバイスと呼ぶ）を創出するための基礎研究を行った。実用化されていない新構造、すなわち、原子層膜材料と光機能性ナノ構造表面（メタ表面）の接合系、を実験的に研究することで原理的に 100 GHz 動作可能な応答を観測した。
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