フォノン援用近接場光エッチングを用いたダイヤモンドの発光制御

• 研究課題/領域番号: 26630122
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 八井 崇 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80505248)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 近接場光 / ダイヤモンド / NVセンター / ナノダイヤモンド / ドレスト光子フォノン

研究成果の概要

ダイヤモンド中の窒素欠陥（Nitrogen vacancy: NV）中心を用いることで、微弱な磁気センサーとしての応用が期待されている。しかしながらダイヤモンドは高硬度のため表面処理が困難であり、高屈折率であることから光の取出しが難しい。そのため、発光体であるNV中心がダイヤモンド表面に存在すると発光特性が劣化するという欠点があった。申請者が開発した近接場光エッチングによりNVの発光性能を劣化させず、ダイヤモンド表面を原子レベルで平滑化する技術を開発した。本課題では、近接場光エッチングをNV含有ナノダイヤモンドに対してエッチングすることでNVの発光効率を13.5ば向上させることに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] ウルム大学(ドイツ)
• [国際共同研究] パリ13大学/ミュールハウス 科学材料研究所(フランス)
• [雑誌論文] Optically controlled magnetic-field etching on the nano-scale (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yatsui, T. Tsuboi, M. Yamaguchi, K. Nobusada, S. Tojo, F. Stehlin, O. Soppera, and D. Bloch
  • 雑誌名: Light: Science & Applications 巻: 5 号: 3 ページ: e16054-e16054
  • DOI: 10.1038/lsa.2016.54
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spectral control of nanodiamond using dressed photon-phonon etching (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Nagumo, F. Brandenburg, A. Ermakova, F. Jelezko, and T. Yatsui
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: 121 号: 4 ページ: 1335-1339
  • DOI: 10.1007/s00339-015-9400-0
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-speed flattening of crystallized glass substrates by dressed-photon-phonon etching (2015)
  • 著者名/発表者名: Wataru Nomura, Takashi Yatsui, Tadashi Kawazoe, Naoya Tate, and Motoichi Ohtsu
  • 雑誌名: Applied Physics A 巻: 121 号: 4 ページ: 1403-1407
  • DOI: 10.1007/s00339-015-9466-8
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Realization of Ultraflat Plastic Film using Dressed-Photon–Phonon-Assisted Selective Etching of Nanoscale Structures (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yatsui, Wataru Nomura, and Motoichi Ohtsu
  • 雑誌名: Advances in Optical Technologies 巻: 2015 ページ: 701802-701802
  • DOI: 10.1155/2015/701802
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Controlling the optical and structural properties of ZnS–AgInS2 nanocrystals using photo-induced process (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yatsui, Fumihiro Morigaki, and Tadashi Kawazoe
  • 雑誌名: Beilstein Journal of Nanotechnology 巻: 5 ページ: 1767-1773
  • DOI: 10.3762/bjnano.5.187
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polarization-controlled dressed-photon–phonon etching of patterned diamond structures (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yatsui, Daisuke Takeuchi, Satoshi Koizumi, Kazuki Sato, Kohei Tsuzuki, Takayuki Iwasaki, Mutsuko Hatano, Toshiharu Makino Masahiko Ogura, Hiromitsu Kato, Hideyo Okushi, and Satoshi Yamasaki
  • 雑誌名: physica status solidi (a) 巻: 211 号: 10 ページ: 2339-2342
  • DOI: 10.1002/pssa.201431161
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ドレスト光子フォノンエッチングを利用したダイヤモンド微粒子中の窒素-空孔中心の特性向上 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南雲亮佑、Felix Brandenburg、Fedor Jelezko、岩崎孝之、波多野睦子、八井崇
  • 学会等名: Core-to-Core学生研究講演会
  • 発表場所: 東京都文京区、東京大学山上会館
  • 年月日: 2015-12-16
• [学会発表] Realization of ultraflat diamond surface using dressed-photon-phonon-assisted etching on the angstrom-scale (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yatsui
  • 学会等名: Diamond Quantum Sensing Workshop 2015
  • 発表場所: 香川県高松市、かがわ国際会議場
  • 年月日: 2015-08-05
  • 国際学会
• [学会発表] Spectral control of nanodiamond by dressed photon–phonon etching (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Nagumo, F. Brandenburg, T. Yatsui, A. Ermakova, and F. Jelezko
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics
  • 発表場所: 北海道函館市、国際水産・海洋総合研究センター
  • 年月日: 2015-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] DPPエッチングを利用したナノダイヤモンドの発光制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南雲 亮佑、Brandenburg Felix、八井 崇、Ermakova Anna、Jelezko Fedor
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、神奈川
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] ドレスト光子エッチングを利用したナノダイヤモンドの発光制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南雲亮佑、八井 崇
  • 学会等名: 第7回 ナノフォトニクス学生研究講演会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2014-12-03
• [学会発表] Realization of ultimate surface by dressed-photon and phonon etching (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yatsui
  • 学会等名: JSPS Core-to-Core Japan Workshop 2014
  • 発表場所: University of Tokyo, Japan
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] ドレスト光子エッチングにおける偏光および形状依存性に関する検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坪井俊樹、八井 崇、坂野 斎、信定克幸、Fabrice Stehlin、Olivier Soppera、川添 忠、Daniel Bloch、東條 賢、大津元一
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Dressed Photon-Phonon Polishing for Ultra-Smooth Surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yatsui
  • 学会等名: Optical Fabrication and Testing (OF&T)
  • 発表場所: Kohala Coast, Hawaii, USA
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-26
  • 招待講演
• [備考] 光磁場による研磨
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/magnetic-field-affects-electrons-during-etching.html