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2017 年度 実績報告書

有機半導体結晶微小共振器による光子-励起子間相互作用と発光機能の制御

研究課題

研究課題/領域番号 15H03974
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

山下 兼一  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (00346115)

研究分担者 山雄 健史  京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (10397606)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード電子・電気材料 / 微小共振器
研究実績の概要

本研究は有機半導体結晶を活性層とした微小共振器発光デバイスの創生を目的としている。研究期間内では、電流注入型のレーザ発振やポラリトンレージングなどの新規コヒーレント光源の実現に向けた基礎物理の探求を目標に掲げ、これを達成するために(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー(TPCO)材料に着眼している。
前年度までは主にTPCO微小共振器における光子-励起子間の強結合形成について研究を行ってきていた。今年度はQ値のさらに高い垂直面発光型共振器の作製に成功し、強結合形成へのインパクトについて調査した。その結果、高Q値に由来して結合強度は増加することが分かった。また、共振器ミラーとして金属層を利用した場合には、励起子からのエネルギー失活が大きくなり、強結合形成やポラリトン生成に影響を与える可能性があることを明らかにした(Opt. Lett.に掲載)。
一方、ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所との超高速分光に関する共同研究により、この高Q値TPCO微小共振器でのポラリトン凝縮発光を示唆する結果を得ることができ、ポラリトン状態の超高速ダイナミクスの観測に成功した(ACS Photon.に掲載)。つまり、光子‐励起子の結合準粒子であるポラリトン粒子の励起・緩和ダイナミクスと、その状態密度の変化に起因したエネルギー状態のリノーマリゼーションダイナミクスをfsオーダーで観測した。得られた結果は、有機半導体の室温ポラリトンデバイス用材料としての高い可能性を強く示唆するものである。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 有機系材料による室温共振器ポラリトンの研究展開2018

    • 著者名/発表者名
      山下兼一、山雄健史、柳久雄
    • 雑誌名

      レーザー研究

      巻: 46 ページ: 20-24

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of light-matter interaction parameters in organic single-crystal microcavities2018

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Takumi、Yamashita Kenichi、Takahashi Shun、Yamao Takeshi、Hotta Shu、Yanagi Hisao、Nakayama Masaaki
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 43 ページ: 1047-1050

    • DOI

      10.1364/OL.43.001047

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast Dynamics of Polariton Cooling and Renormalization in an Organic Single-Crystal Microcavity under Nonresonant Pumping2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Kenichi、Huynh Uyen、Richter Johannes、Eyre Lissa、Deschler Felix、Rao Akshay、Goto Kaname、Nishimura Takumi、Yamao Takeshi、Hotta Shu、Yanagi Hisao、Nakayama Masaaki、Friend Richard H.
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.8b00041

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] High-gain and wide-band optical amplifications induced by a coupled excited state of organic dye molecules co-doped in polymer waveguide2018

    • 著者名/発表者名
      Higase Youtaro、Morita Shinya、Fujii Toshiyuki、Takahashi Shun、Yamashita Kenichi、Sasaki Fumio
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 43 ページ: 1714-1717

    • DOI

      10.1364/OL.43.001714

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Organic nanowire lasers with epitaxially grown crystals of semiconducting oligomers2017

    • 著者名/発表者名
      Torii Kazuki、Higuchi Tetsuya、Mizuno Kei、Bando Kazuki、Yamashita Kenichi、Sasaki Fumio、Yanagi Hisao
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 3 ページ: 625-631

    • DOI

      10.1002/cnma.201700186

    • 査読あり
  • [学会発表] 有機マイクロキャビティEL素子における光子-励起子相互作用の評価2018

    • 著者名/発表者名
      土器屋翔平、水野英之、香月浩之、山下兼一、佐々木史雄、柳久雄
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Ruddlesden-Popper 型ペロブスカイト単結晶の光学特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      張帥、山下兼一
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季講演会
  • [学会発表] 有機色素薄膜レーザの利得帯域および発振帯域の共ドープによる制御2017

    • 著者名/発表者名
      東瀬陽太郎、藤井俊行、山下兼一
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季講演会
  • [学会発表] 高Q値有機結晶微小共振器における光子-励起子強結合の評価2017

    • 著者名/発表者名
      西村巧、山下兼一、山雄健史、柳久雄、中山正昭
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季講演会
  • [学会発表] π共役系オリゴマーを用いたマイクロキャビティ構造をもつ有機EL素子2017

    • 著者名/発表者名
      土器屋翔平、水野英之、香月浩之、山下兼一、佐々木史雄、柳久雄
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季講演会
  • [学会発表] ヨウ化鉛蒸着を用いたplaner型FA1-xMAxPbI3太陽電池の作製2017

    • 著者名/発表者名
      山中貴晶、山下兼一
    • 学会等名
      日本材料学会 半導体エレクトロ二クス部門委員会 第2回研究会
  • [学会発表] 二次元型ペロブスカイトマイクロクリスタルの作製と光学特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      張帥、山下兼一
    • 学会等名
      日本材料学会 半導体エレクトロ二クス部門委員会 第2回研究会
  • [学会発表] TPCOナノワイヤ結晶の光励起レーザー発振2017

    • 著者名/発表者名
      鳥井一輝、樋口哲也、水野圭、阪東一毅、山下兼一、佐々木史雄、柳久雄
    • 学会等名
      第512回レーザー学会研究会
  • [学会発表] 有機色素共ドープ薄膜の発光特性2017

    • 著者名/発表者名
      東瀬陽太郎、藤井俊行、山下兼一、佐々木史雄
    • 学会等名
      第512回レーザー学会研究会
  • [備考]

    • URL

      http://www.cis.kit.ac.jp/~yamasita/Lab/toppage.html

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公開日: 2018-12-17  

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