縮退臨界結合による単層グラフェンの光相互作用増強と光スイッチング

• 研究課題/領域番号: 23H00274
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分30:応用物理工学およびその関連分野
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 高原 淳一 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90273606)
• 研究分担者: 藤方 潤一 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 教授 (00869159) ; 古部 昭広 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 教授 (30357933) ; 岩崎 拓哉 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 独立研究者 (50814274)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円); 2024年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円); 2023年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
• キーワード: メタサーフェス / メタマテリアル / グラフェン / 完全吸収体 / ミー共振

研究開始時の研究の概要

グラフェンは高い移動度、透明で柔軟性・環境安定性にも優れ、波長に依存しない吸収係数と高速の緩和時間を併せ持ち、光エレクトロニクス応用も期待される。しかし、単層グラフェンの光吸収率は2.3%であり、光との相互作用が小さいことが問題である。
本研究は単層グラフェンにシリコン誘電体ミー共振器を近接させ、放射損失の小さなトロイダルダイポールの縮退臨界結合を利用して光とグラフェンとの相互作用を増強することにより、過飽和吸収などの非線形光学効果を増強することを目的とする。さらにこれを超高速かつ低消費エネルギーの光・光スイッチング素子に応用する。これにより縦型グラフェンフォトニクスへの道を拓く。