| 研究課題/領域番号 |
21H01370
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
|---|
研究代表者 |
水野 斎 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60734837)
|
|---|
| 研究分担者 |
山下 兼一 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (00346115)
阪東 一毅 静岡大学, 理学部, 准教授 (50344867)
佐々木 史雄 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 上級主任研究員 (90222009)
柳 久雄 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (00220179)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
|
|---|
| キーワード | （チオフェン/フェニレン）コオリゴマー / レーザー発振 / 励起子ポラリトン / 強結合 / ポラリトン / (チオフェン/フェニレン)コオリゴマー / 励起子フォノンポラリトン / マイクロキャビティ / 結晶多形 / ポラリトンレーザー / 光閉じ込め / ナノ結晶 / サイズ効果 / 自己キャビティ |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー (TPCO)単結晶において，一軸配向した分子間相互作用によって励起状態が非局在化した結果発現すると考えられる，励起子－分子振動(フォノン)－フォトンが結合した，励起子フォノンポラリトンに基づくレーザー発振の発現メカニズムを解明することを目的とする．本研究では，これに関し，既存の強結合モデルと比較・検討しながら実験・理論の両面から考察を行う．TPCO自己キャビティからのレーザー発振スペクトルを基にエネルギー対波数ベクトルの分散プロットを作成し，現象論的ハミルトニアンを用いて解析を行うことにより，励起子ポラリトンや励起子フォノンポラリトンの存在を実証する．
|
| 研究成果の概要 |
TPCOの一種であるBP3T単結晶において観測されたレーザー発振スペクトルを基にエネルギー対波数の分散プロットを作成した結果，励起子－分子振動－光子の結合状態を考慮した現象論的ハミルトニアンにより良く再現できることがわかった。これは，単結晶内で秩序配列した分子の協同的振動が励起子ポラリトン状態と結合した複合準粒子が形成されていることを示している。また，TPCO単結晶の育成条件を探索していた際，結晶成長方法を溶液成長・気相成長・溶融法と変化させることにより，結晶面・分子配向・結晶構造の異なる結晶多形を形成することを初めて見出し，光励起レーザー発振も観測した。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来，励起子ポラリトンを形成されるためにはマイクロキャビティ構造が必要であった。本研究で観測された励起子－分子振動－光子の結合状態に基づくレーザー発振は，単結晶の両端面が共振器として働くことによって起こるため，外部共振器を必要としない。室温かつ外部共振器を必要としない状況で上記の強結合状態に基づくレーザー発振を有機結晶を用いて観測したことは初めてである。このことは，低コストで高機能な光源やセンシングに繋がる。今後，単結晶自己共振器中における上述した強結合状態が形成される条件を明らかにすることができれば，他の有機半導体材料にも拡張することができるため，汎用性が高く，学術的意義も大きい。
|
