高励起領域における励起子ポラリトンボース・アインシュタイン凝縮の研究

• 研究課題/領域番号: 24740277
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 原子・分子・量子エレクトロニクス
• 研究機関: 横浜国立大学 (2014); 国立情報学研究所 (2012-2013)
• 研究代表者: 堀切 智之 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40530275)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 量子光学 / 励起子ポラリトン / ボース・アインシュタイン凝縮 / 半導体マイクロ共振器 / ポラリトン凝縮 / 強結合 / 量子井戸 / マイクロ共振器 / ポラリトンレーザー / 高励起 / ボース･アインシュタイン凝縮 / 共振器量子電磁気学

研究成果の概要

励起子ポラリトン凝縮の高励起領域における研究を行った。凝縮閾値の2桁上での振舞いをフォトルミネッセンス時間分解分光により観測し、低励起時の下方ポラリトンエネルギーから高励起になるに従いブルーシフトを起こし共振器エネルギーに近づく事および新しい発光ピークが高エネルギー側に現れる事を観測した。発光の時間ダイナミクスを計算で再現するとともに、高エネルギー側にサイドバンドが現れる一方低エネルギー側に現れない理由を理論的に検討した。その結果、系の非平衡性によりサイドバンドの明るさにアンバランスが現れる事を議論し、高エネルギーピークは電子-正孔間束縛が依然存在する事の示唆と結論した。

研究成果

• [雑誌論文] Photoluminescence of high-density exciton-polariton condensates (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Ishida, T. Byrnes, T. Horikiri, F. Nori, Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.241304
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature Dependence of Highly Excited Exciton Polaritons in Semiconductor Microcavities (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Horikiri, Yasuhiro Matsuo, Yutaka Shikano, Andreas Loeffler, Sven Hoefling, Alfred Forchel, Yoshihisa Yamamaoto
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 8 ページ: 084709-084709
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.084709
  • NAID: 40019745456
  • 査読あり
• [学会発表] New Lasing From Exciton-Polariton Condensates in High Excitation Regime (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Horikiri, Makoto Yamaguchi, Kenji Kamide, Yutaka Shikano, Yasuhiro Matsuo, Tim Byrnes, Natsuko Ishida, Andreas Löffler, Sven Höfling, Tetsuo Ogawa, Alfred Forchel, and Yoshihisa Yamamoto
  • 学会等名: CLEO-PR&OECC/PS 2013
  • 発表場所: 京都国際会議場、京都
• [学会発表] 高密度ポラリトン凝縮系の強結合状態によるレーザー発振(2)：理論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上出健仁，山口真，堀切智之，松尾康弘，鹿野豊，小川哲生，山本喜久
  • 学会等名: 第74 回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学、京都
• [学会発表] 高密度ポラリトン凝縮系の強結合状態によるレーザー発振(1)：実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀切智之，山口真，上出健仁，松尾康弘，Andreas Loeffler, Sven Hoefling, 鹿野 豊，小川哲生，Alfred Forchel, 山本喜久
  • 学会等名: 第74 回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学、京都
• [学会発表] ストリークカメラによる励起子ポラリトン凝縮体の二次コヒーレンスの測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松尾康弘，堀切智之，楠戸健一郎，鹿野豊，Andreas Loeffer，Sven Hoefling，Alfred Forchel，山本喜久
  • 学会等名: 日本物理学会第68回（2013年）年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 励起子ポラリトン凝縮体とレーザー発振の温度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀切智之，松尾康弘, 鹿野豊，Andreas Loeffer，Sven Hoefling，Alfred Forchel，山本喜久
  • 学会等名: 日本物理学会第68回（2013年）年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 高励起ポラリトン凝縮における負の分散観測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀切智之，Tim Byrnes, 楠戸健一郎，石田夏子，松尾康弘, 鹿野豊，Andreas Loeffer，Sven Hoefling，Alfred Forchel，山本喜久
  • 学会等名: 日本物理学会第68回（2013年）年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] Photoluminescence of exciton-polariton condensates in high excitation regime (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Horikiri, M. Yamaguchi, K. Kamide, Y. Shikano, T. Byrnes, K. Kusudo, N. Ishida, Y. Matsuo, A. Loeffler, S. Hoefling, T. Ogawa, A. Forchel, and Y. Yamamoto
  • 学会等名: The 6th International Conference on Spontaneous Coherence in Excitonic Systems (ICSCE-6)
  • 発表場所: Stanford university, CA, USA
• [学会発表] Direct photoluminescence observation of the negative Bogoliubov branch in an exciton-polariton condensate (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoyuki Horikiri, Tim Byrnes, Natsuko Ishida, Andreas Loeffler, Sven Hoefling, Alfred Forchel, Yoshihisa Yamamoto
  • 学会等名: CLEO/Quantum Electronics and Laser Science Conference (QELS 2012)
  • 発表場所: San Jose, CA, USA
  • 招待講演