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2019 年度 実績報告書

ナノマテリアル・ナノフォトニクス融合による新しい光集積技術の創製

研究課題

研究課題/領域番号 15H05735
研究機関東京工業大学

研究代表者

納富 雅也  東京工業大学, 理学院, 教授 (50393799)

研究分担者 舘野 功太  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主任研究員 (20393796)
森竹 勇斗  東京工業大学, 理学院, 助教 (50783049)
小野 真証  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, ナノフォトニクスセンタ, 主任研究員 (80728197)
滝口 雅人  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, ナノフォトニクスセンタ, 主任研究員 (90728205)
研究期間 (年度) 2015-05-29 – 2020-03-31
キーワードフォトニック結晶 / プラズモニクス / ナノワイヤ / グラフェン / ナノレーザ / オプトメカニクス
研究実績の概要

・本科研費プロジェクトでは、これまでサブ波長ナノワイヤとフォトニック結晶を融合したハイブリッドプラットフォームを用いて、ナノワイヤ誘起フォトニック結晶共振器という独自の方式を提案、動作実証してきたが、最終年度は紫外域で発光するZnOナノワイヤとSiNフォトニック結晶をもいいることにより、このシステムとして初めて室温レーザ発振に成功し、さらに360Kまでの高温発振動作まで達成した(ACS Photonicsに発表)。
・ナノワイヤ誘起フォトニック結晶共振器のレーザ以外へのデバイス応用を行い、全光スイッチ動作(ACS Photonicsに発表)およびPIN構造付きナノワイヤを用いた光受光器動作(論文投稿中)に成功した。
・またナノワイヤの機能拡大を目指して、選択昇華法によるGaNサブ波長ナノワイヤ形成を行い、同ナノワイヤ誘起フォトニック結晶共振器形成の実現(ACS Photonicsに発表)、さらに390Kという高温でのレーザ発振動作にも成功した(Applied Physics Lettersに受理。表紙カバーに選ばれた)。同じく、ナノワイヤの機能拡大を目指し、InAsナノワイヤを用いて中赤外波長域(2.6μm)におけるナノワイヤレーザ発振動作に初めて成功し、Nano Lettersに発表した。
・グラフェン装荷プラズモニック導波路を用いた光スイッチにより、ピコ秒以下のスイッチとして世界で最も低い消費エネルギーを達成した成果をNature Photonicsに発表し(表紙カバーに掲載)、東工大とNTT共同で報道発表を行った(記事掲載8件、Web掲載 11件)。
・グラフェン装荷シリコンフォトニック結晶にゲート電極を形成し、電圧印加により自在にナノ共振器を形成する方法を提案してきたが、イオンゲルゲートを用いて同構造を作製し、動作実証に成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (57件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 2件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 21件、 招待講演 11件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Lasing up to 380 K in a sublimated GaN nanowire2020

    • 著者名/発表者名
      S. Sergent, B. Damilano, S. Vezian, S. Chenot, T. Tsuchizawa, and M. Notomi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultrafast and energy-efficient all-optical switching with graphene-loaded deep-subwavelength plasmonic waveguides2020

    • 著者名/発表者名
      M. Ono, M. Hata, M. Tsunekawa, K. Nozaki, H. Sumikura, H. Chiba, M. Notomi
    • 雑誌名

      Nature Photonics

      巻: 14 ページ: 37-43

    • DOI

      10.1038/s41566-019-0547-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-threshold lasing up to 360 K in all-dielectric subwavelength-nanowire nanocavities2020

    • 著者名/発表者名
      S. Sergent, M. Takiguchi, T. Tsuchizawa, H. Taniyama, and M. Notomi
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 7 ページ: 1104-1110

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.0c00166

    • 査読あり
  • [雑誌論文] All-optical InAsP/InP nanowire switches integrated in a Si photonic crystal2020

    • 著者名/発表者名
      M. Takiguchi, N. Takemura, K. Tateno, K. Nozaki, S. Sasaki, S. Sergent, E. Kuramochi, T. Wasao, A. Yokoo, A. Shinya, and M. Notomi
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 7 ページ: 1016

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.9b01705

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Subliming GaN into ordered nanowire arrays for ultraviolet and visible nanophotonics2019

    • 著者名/発表者名
      S. Sergent, B. Damilano, S. Vezian, S. Cheno, M. Takiguchi, T. Tsuchizawa, H. Taniyama, and M. Notomi
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 6 ページ: 3321

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.9b01435

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reconfigurable nanocavity formation in graphene-loaded Si photonic crystal structures2019

    • 著者名/発表者名
      H. Chiba and M. Notomi
    • 雑誌名

      Optics Express

      巻: 27 ページ: 37952-37963

    • DOI

      10.1364/OE.381608

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mid-Infrared Lasing of Single Wurtzite InAs Nanowire2019

    • 著者名/発表者名
      H. Sumikura, G. Zhang, M. Takiguchi, N. Takemura, A. Shinya, H. Gotoh, and M. Notomi
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 19 ページ: 8059-8065

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.9b03249

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 通信用微小レーザー光源の光回路集積で成果2019

    • 著者名/発表者名
      滝口雅人, 横尾篤, 納富雅也
    • 雑誌名

      光アライアンス

      巻: 12 ページ: 38

  • [雑誌論文] プラズモニック導波路の光素子応用2019

    • 著者名/発表者名
      小野真証、納富雅也
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 88 ページ: 465-469

    • DOI

      10.11470/oubutsu.88.7_465

  • [雑誌論文] Low-temperature formation of GeSn nanodots by Sn mediation2019

    • 著者名/発表者名
      H. Okamoto, K. Takita, K. Tsushima, T. Tawara, K. Tateno, G. Zhang and H. Gotoh
    • 雑誌名

      JJAP

      巻: 58 ページ: SDDG09

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab14d0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on the formation mechanism of bismuth-mediated Ge nanodots fabricated by vacuum evaporation2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tsushima, K. Takita, H. Nakazawa, T. Tawara, K. Tateno, G. Zhang, H. Gotoh, and H. Okamoto
    • 雑誌名

      JJAP

      巻: 58 ページ: SDDG10

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab14cf

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ウルツ鉱型GaPナノワイヤの結晶成長-太陽光による水素生成デバイスへ向けて2019

    • 著者名/発表者名
      舘野功太, 熊倉一英
    • 雑誌名

      NTT技術ジャーナル

      巻: 8 ページ: 35-39

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel Fabrication Technique of Suspended Nanowire Devices for Nanomechanical Applications2019

    • 著者名/発表者名
      W. Tomita, S. Sasaki, K. Tateno, H. Okamoto, H. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Phys. Status Solidi B

      巻: 257 ページ: 1900401

    • DOI

      10.1002/pssb.201900401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient gate control of spin-orbit interaction in InSb nanowire FET2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takase, K. Tateno, S. Sasaki
    • 雑誌名

      APEX

      巻: 12 ページ: 117002

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab460f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Growth of Wurtzite GaP Nanowires for Solar-water-splitting Devices2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tateno, and K. Kumakura
    • 雑誌名

      NTT Technical Review

      巻: 17 ページ: 36-41

  • [雑誌論文] 自己触媒VLS 成長法によるInP/InAs ナノワイヤヘテロ構造 (依頼執筆)2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Guoqiang、俵 毅彦、日比野 浩樹、後藤 秀樹
    • 雑誌名

      日本結晶成長学会誌

      巻: 46 ページ: 2

    • DOI

      10.19009/jjacg.46-2-02

  • [学会発表] Lasing up to T = 339 K in Subwavelength Nanowire-Induced Photonic Crystal Nanocavities2020

    • 著者名/発表者名
      S. Sergent, M. Takiguchi, T. Tsuchizawa, H. Taniyama, and M. Notomi
    • 学会等名
      CLEO 2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Deterministic generation of topologically-protected bound states in the continuum by breaking spatial symmetry2020

    • 著者名/発表者名
      T. Yoda and M. Notomi
    • 学会等名
      CLEO 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Photonic topological phase transition with phase-change materials2020

    • 著者名/発表者名
      T. Uemura, H. Chiba, T. Yoda, Y. Moritake, Y. Tanaka, and M. Notomi
    • 学会等名
      CLEO 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] フォトニック結晶集積ナノワイヤ受光器2020

    • 著者名/発表者名
      滝口雅人, 佐々木智, 舘野功太, E. Chen, 野崎謙悟, S. Sergent, 倉持栄一, 章国強, 新家昭彦, 納富雅也
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Low threshold lasing at high temperatures in subwavelength nanowire nanocavities integrated in photonic crystal waveguides2020

    • 著者名/発表者名
      S. Sergent, 滝口雅人, 土澤泰, 谷山秀昭, 納富雅也
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Controlling the top-down fabrication of InGaN/GaN nanowire arrays for ultraviolet and visible photonics2020

    • 著者名/発表者名
      S. Sergent, B. Damilano, S. Vezian, S. Cheno, 滝口雅人, 土澤泰, 谷山秀昭, 納富雅也
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] グラフェン装荷プラズモニック導波路型光スイッチの動作解析2020

    • 著者名/発表者名
      小野真証、千葉永、新家昭彦、納富雅也
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] グラフェン装荷プラズモニック導波路による超高速光スイッチング2020

    • 著者名/発表者名
      小野真証,畑雅則,野崎謙悟,角倉久史,千葉永,納富雅也
    • 学会等名
      国際光デーシンポジウム2019
  • [学会発表] 光トポロジカル絶縁体のバルクモードレーザ発振2020

    • 著者名/発表者名
      苗加 大輝、森竹 勇斗、滝口 雅人、藤井 拓郎、松尾 慎治、倉持 栄一、納富 雅也
    • 学会等名
      第67回日本応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 自己集合法による半導体ナノワイヤ立体ナノ構造” 応用物理学会(2020年春)13p-D305-32020

    • 著者名/発表者名
      章国強, 舘野功太, 俵毅彦, 後藤秀樹
    • 学会等名
      応用物理学会(2020年春)13p-D305-3
  • [学会発表] ナノワイヤ量子効果素子におけるスピン軌道相互作用の電気制御とスピン反転効果2020

    • 著者名/発表者名
      高瀬恵子, 内海裕洋, 舘野功太, 佐々木智
    • 学会等名
      物理学会(2020年春)16aE24-7
  • [学会発表] Telecom-band lasing nanowires at room temperature” 電子情報通信学会総合大会、広島大学、C-3/4-122020

    • 著者名/発表者名
      章国強, 滝口雅人, 舘野功太, 俵毅彦, 後藤秀樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会、広島大学、C-3/4-12
    • 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear and non-Hermitian functionalities in integrated nanophotonics2019

    • 著者名/発表者名
      M. Notomi
    • 学会等名
      SPIE Optics and Photonics 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Novel functionalities arising from integrated nanophotonics2019

    • 著者名/発表者名
      M. Notomi
    • 学会等名
      METANNO 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ultrafast and energy-efficient all-optical switching based on graphene-loaded plasmonic waveguides2019

    • 著者名/発表者名
      M. Notomi
    • 学会等名
      ICTON 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topology and PT symmetry in Non-Hermitian Photonic Periodic Systems2019

    • 著者名/発表者名
      M. Notomi and K. Takata
    • 学会等名
      Topology 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] All-optical switching using a III-V nanowire integrated Si photonic crystal nanocavity2019

    • 著者名/発表者名
      M. Takiguchi, N. Takemura, K. Tateno, K. Nozaki, S. Sasaki, S. Sergent, E. Kuramochi, T. Wasao, A. Yokoo, A. Shinya, and M. Notomi
    • 学会等名
      IEEE IPC 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] A hybrid nanowire photo-detector integrated in a silicon photonic crystal2019

    • 著者名/発表者名
      M. Takiguchi, S. Sasaki, K. Tateno, E. Chen, K. Nozaki, S. Sergent, E. Kuramochi, G. Zhang, A. Shinya, and M. Notomi
    • 学会等名
      CLEO 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Air-hole-type Valley photonic Crystal Slab with Simple Triangular Lattice for Valley-contrasting Physics2019

    • 著者名/発表者名
      T. Yoda, M. Notomi
    • 学会等名
      CLEO 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Control of Spontaneous Emission Rate by Optomechanical Cavity QED System2019

    • 著者名/発表者名
      F. Tian, H. Sumikura, E. Kuramochi, M. Takiguchi, M. Ono, A. Shinya, and M. Notomi
    • 学会等名
      CLEO 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Photonic topological edge states in a zig-zag chain composed of split ring resonators2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Moritake
    • 学会等名
      META19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Optical Metamaterials with tunable Optical Responses Fabricated by Nanofabrication Technology2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Moritake
    • 学会等名
      7th Global Nanotechnology Congress and Expo
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3D Optical Metamaterials with Tunable Electro-Magnetic Responses2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Moritake
    • 学会等名
      ICMAT 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electrical performance improvement of InAs/InP nanowire telecom-band light emitting diodes2019

    • 著者名/発表者名
      Guoqiang Zhang, Takehiko Tawara, Hideki Gotoh
    • 学会等名
      PIERS 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Telecom-band lasing nanowires at room temperature2019

    • 著者名/発表者名
      G. Zhang, M. Takiguchi, K. Tateno, T. Tawara, M. Notomi, and H. Gotoh
    • 学会等名
      CSW 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Fabrication Technique of Suspended Nanowire Devices for Nanomechanical Applications2019

    • 著者名/発表者名
      W. Tomita, S. Sasaki, K. Tateno, H. Okamoto, and H. Yamaguchi
    • 学会等名
      CSW 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth of wurtzite-type InAsP and GaP nanowires for photonic-device applications2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tateno, G. Zhang, M. Takiguchi , S. Sasaki, and K. Kumakura
    • 学会等名
      IWPSD 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Giant Gate Control of Spin-orbit Interaction in III-V Semiconductor Nanowire” ISNTT 2019, PWe372019

    • 著者名/発表者名
      K. Takase, K. Tateno, S. Sasaki
    • 学会等名
      ISNTT 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Parity-dependent Shot Noise in a Nanowire Quantum Dot: a Role of Spin-flip Process2019

    • 著者名/発表者名
      K. Takase, Y. Utsumi, Y. Ashikawa, G. Zhang, K. Tateno, Y. Okazaki, S. Sasaki
    • 学会等名
      ISNTT 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Site-controlled vertical InP nanowires by self-assembled indium particle array2019

    • 著者名/発表者名
      Guoqiang Zhang, Takehiko Tawara, Hideki Gotoh
    • 学会等名
      ISNTT 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 三角格子フォトニック結晶におけるΓ点BICの分裂による特異点形成2019

    • 著者名/発表者名
      養田 大騎、納富 雅也
    • 学会等名
      第80回日本応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] グラフェンを用いたコヒーレント完全吸収の光スイッチへの検討2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木 昴、千葉 永、小野 真証、納富 雅也
    • 学会等名
      第80回日本応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 相変化材料を用いた光バレートポロジーの制御2019

    • 著者名/発表者名
      上村 高広、千葉 永、養田 大騎、森竹 勇斗、田中 祐輔、納富 雅也
    • 学会等名
      第80回日本応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 三角格子バレーフォトニック結晶の高次K点におけるBIC2019

    • 著者名/発表者名
      苗加 大輝、河野 啓介、森竹 勇斗、養田 大騎、納富 雅也
    • 学会等名
      第80回日本応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] イオンゲルゲート付グラフェン装荷Siフォトニック結晶導波路における線形及び非線形透過率の評価2019

    • 著者名/発表者名
      千葉 永、小野 真証、小川 友以、野崎 謙悟、角倉 久史、倉持 栄一、谷保 芳孝、納富 雅也
    • 学会等名
      第80回日本応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Fabrication and characterization of zig-zag chains with photonic topological edges states2019

    • 著者名/発表者名
      Yuto Moritake, Takuo Tanaka, Masaya Notomi
    • 学会等名
      第80回日本応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 自己集合法によるハイブリッドナノワイヤ・ナノ微粒子ナノ構造2019

    • 著者名/発表者名
      章 国強、舘野 功太、俵 毅彦、後藤 秀樹
    • 学会等名
      応用物理学会(2019年秋)19p-E317-3
  • [学会発表] バックゲート付きナノワイヤ架橋構造素子の作製とその共振測定2019

    • 著者名/発表者名
      富田 航,佐々木 智,舘野功太,岡本 創,山口浩司
    • 学会等名
      応用物理学会(2019年秋)19a-E317-7
  • [備考] グラフェンと光ナノ導波路で超高速・低消費エネルギーの 全光スイッチングを実現

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2019/045755.html

  • [備考] グラフェンと光ナノ導波路で超高速・低消費エネルギーの 全光スイッチングを実現

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/J/2019/11/latest_topics_201911261608.html

  • [備考] グラフェンと光ナノ導波路で超高速・低消費エネルギーの全光スイッチングを実現

    • URL

      https://www.ntt.co.jp/news2019/1911/191126a.html

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公開日: 2021-01-27  

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