グラフェン・プラズモンを用いた単層原子膜での光制御

• 研究課題/領域番号: 26390013
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造物理
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 落合 哲行 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (80399386)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: グラフェン / プラズモン / 非線形光学 / 回折格子 / 非線形光学応答 / SHG / グラフェンプラズモン / 静電ポテンシャル / バンドギャップ / 光学伝導度

研究成果の概要

グラフェンにおけるドープした電子の集団運動であるプラズモンを用い、回折格子状の基板を用いることにより光と電子の相互作用を強め、原子一層でTHz帯の光を制御するスキームを確立した。特に回折格子の構造を選ぶことにより、グラフェンプラズモンのバンドギャップ構造が形成され、それによって非線形光学応答が数千倍にまで増強することを理論的に明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Enahnced second-harmonic generation and photon drag effect in a doped graphene placed on a two-dimensional diffraction grating (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Ochiai
  • 雑誌名: J. Opt. Soc. Am. B 巻: 34 号: 4 ページ: 749-749
  • DOI: 10.1364/josab.34.000740
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthetic gauge field and pseudospin-orbit interaction in a stacked two-dimensional ring-network lattice (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Ochiai
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 29 号: 4 ページ: 045501-045501
  • DOI: 10.1088/1361-648x/29/4/045501
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Floquet-Weyl and Floquet-topological-insulator phases in a stacked two-dimensioanl ring-network lattice (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ochiai
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: 28 号: 42 ページ: 425501-425501
  • DOI: 10.1088/0953-8984/28/42/425501
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatially periodic modulation of optical conductivity in doped graphene by two-dimensional diffraction grating (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ochiai
  • 雑誌名: J. Opt. Soc. Am. B 巻: 32 号: 4 ページ: 701-707
  • DOI: 10.1364/josab.32.000701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chiral Domain-Wall States in a Quadratic Hamiltonian (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ochiai
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 号: 5 ページ: 054705-054705
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.054705
  • NAID: 210000132867
  • 査読あり
• [学会発表] Enhanced Second-Order Optical Nonlinearity in Doped Graphene on a Two-Dimensional Diffraction Grating (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ochiai
  • 学会等名: Frontiers in Optics
  • 発表場所: Rochester,USA
  • 年月日: 2016-10-17
  • 国際学会