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2019 年度 実績報告書

半導体三次元カイラルフォトニック結晶共振器による円偏光を介した単一スピン制御

研究課題

研究課題/領域番号 16H06085
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

高橋 駿  京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 助教 (60731768)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワードフォトニック結晶
研究実績の概要

本研究では、三次元カイラルフォトニック結晶共振器を利用して、カイラル構造による円偏光制御と円偏光による固体中のスピン制御を融合することにより、円偏光を介して幾何学的な構造カイラリティの左巻き右巻きによって単一スピンの上向き下向きを制御することを目的としている。最終年度であった当該年度では、初年度から継続してきた円偏光共振器の構造設計に基づいて、三次元カイラルフォトニック結晶共振器を作製し、昨年度に実現した共振器量子電気力学におけるパーセル効果を確認した上で、強結合状態の実現を目指した。
しかし、共振器内の光子と量子ドット内の励起子との弱結合状態を示すパーセル効果の再現において、当初の想定に反して、試料作製で最も重要な工程における電子線顕微鏡の使用により、再現性が著しく低下していることが判明した。そこで、光学顕微鏡を用いた試料作製工程の開発について、研究期間を延長して取り組んだ。その結果、パーセル効果の再現に成功し、さらにフォトニック結晶構造を大きくしてQ値を改善することで、強結合領域への実現可能性を見出した。これらの研究成果は、4件の国際会議と12件の国内会議(内2件は招待講演)で発表したほか、蘭国の教授との国際共同研究による学術論文を1編出版した(さらに1編を準備中)。また、研究成果を出した学生1名が国内学会で奨励賞を受賞した。
本研究期間中に所属機関を異動し、助教ながら研究室主宰者として独立したことや予算充足率のために、当初予定していた強磁場印加装置の導入を見送った経緯もあり、研究目的のすべては達成できなかったものの、多くの研究目的を実現することができた。

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

    (21件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Twente(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      University of Twente
  • [雑誌論文] Reflectivity of three-dimensional GaAs photonic band-gap crystals of finite thickness2020

    • 著者名/発表者名
      Tajiri Takeyoshi、Takahashi Shun、Harteveld Cornelis A. M.、Arakawa Yasuhiko、Iwamoto Satoshi、Vos Willem L.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 ページ: 235303

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.101.235303

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A polymer film with ultra-broadband optical gain characteristics2020

    • 著者名/発表者名
      Hara Yuya、Higase Youtaro、Taguchi Marie、Takahashi Shun、Sasaki Fumio、Yamashita Kenichi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 116 ページ: 063301~063301

    • DOI

      10.1063/1.5129477

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excitation Dynamics in Layered Lead Halide Perovskite Crystal Slabs and Microcavities2020

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Kentaro、Zhang Shuai、Takahashi Shun、Ni Limeng、Rao Akshay、Yamashita Kenichi
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 7 ページ: 845~852

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.0c00038

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 高誘電率ブロックと金属細線網からなる3次元等方性カイラルメタマテリアルの光学活性2020

    • 著者名/発表者名
      岩佐惇平・山口拓也・上田哲也・黒澤裕之・高橋駿・伊藤龍男
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 120 ページ: 76-80

    • 国際共著
  • [学会発表] Dispersionless Optical Activity in 3-D Chiral Metamaterial Composed of High-K Dielectric Cube and Metallic Mesh2021

    • 著者名/発表者名
      Jumpei Iwasa, Takuya Yamaguchi, Tetsuya Ueda, Hiroyuki Kurosawa, Shun Takahashi, and Tatsuo Itoh
    • 学会等名
      2020 International symposium on antennas and propagation
    • 国際学会
  • [学会発表] 高誘電率ブロックと金属細線網からなる3次元等方性カイラルメタマテリアルの光学活性2021

    • 著者名/発表者名
      岩佐 惇平, 山口 拓也, 上田 哲也, 黒澤 裕之, 高橋 駿, 伊藤 龍男
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電磁界理論研究会
  • [学会発表] Microwave observation of an optical Weyl point and topological surface states in a chiral photonic crystal2021

    • 著者名/発表者名
      Shun Takahashi
    • 学会等名
      8th informal meeting with invited speakers, Variety and universality of bulk-edge correspondence in topological phases
    • 招待講演
  • [学会発表] Reflectivity of finite 3D photonic band gap crystals made from GaAs2020

    • 著者名/発表者名
      T. Tajiri, S. Takahashi, S. Iwamoto, Y. Arakawa, and W. L. Vos
    • 学会等名
      Physics@Veldhoven
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元カイラルフォトニック結晶における光ワイル点近傍のマイクロ波特性の観測2020

    • 著者名/発表者名
      高橋駿, 玉置爽真, 山下兼一, 山口拓也, 上田哲也, 岩本敏
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 3次元Woodpile型フォトニック結晶におけるHinge状態の検討2020

    • 著者名/発表者名
      高橋 駿, 若林 克法, 岩本 敏
    • 学会等名
      第81回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] 光学顕微鏡マイクロマニピュレーターで作製したカイラルフォトニック結晶における量子ドット円偏光放射の観測2020

    • 著者名/発表者名
      Seiya Ito, Shun Takahashi, Kenichi Yamashita, Jun Tatebayashi, Satoshi Iwamoto, and Yasuhiko Arakawa
    • 学会等名
      第5回フォトニクスワークショップ
  • [学会発表] 高誘電率粒子と金属細線網からなる3次元等方性カイラルメタマテリアル2020

    • 著者名/発表者名
      岩佐惇平, 山口拓也, 上田哲也, 黒澤裕之, 高橋駿, 伊藤龍男
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] 全無機ペロブスカイト単結晶を活性層とする微小共振器の発光特性2020

    • 著者名/発表者名
      上田悠介、榎本柊生、田上智哉、藤原健太郎、高橋駿、山下兼一
    • 学会等名
      第81回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] Chiral Cavity Mode in a GaAs-Based Three-Dimensional Photonic Crystal Fabricated bya Micro-Manipulation Method using an Optical Microscope2019

    • 著者名/発表者名
      Yuzo Kinuta, Shun Takahashi, Kenichi Yamashita, Jun Tatebayashi, Satoshi Iwamoto, and Yasuhiko Arakawa
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学顕微鏡マイクロマニピュレーション法による大面積三次元フォトニック結晶の作製及び光学評価2019

    • 著者名/発表者名
      有光 佑紀哉、高橋 駿、山下 兼一、渡邊 克之、岩本 敏、荒川 泰彦
    • 学会等名
      第80回 応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 光学顕微鏡マイクロマニピュレーション法を用いた半導体カイラルフォトニック結晶における円偏光共振器モードの観測2019

    • 著者名/発表者名
      絹田 雄三、高橋 駿、山下 兼一、舘林 潤、岩本 敏、荒川 泰彦
    • 学会等名
      第80回 応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 光学顕微鏡マニピュレーターで作製した3次元カイラルフォトニック結晶における円二色性2019

    • 著者名/発表者名
      E. Kimura, S. Takahashi, K. Yamashita, J. Tatebayashi, S. Iwamoto, and Y. Arakawa
    • 学会等名
      第38回 電子材料シンポジウム
  • [学会発表] 半導体カイラルフォトニック結晶共振器における円偏光自然放出寿命の数値的検討2019

    • 著者名/発表者名
      Yuzo Kinuta, Shun Takahashi, Kenichi Yamashita
    • 学会等名
      第4回JSAPフォトニクスワークショップ
  • [学会発表] 光学顕微鏡観察下でのマイクロマニピュレーターを用いたウッドパイル型3次元フォトニック結晶の作製2019

    • 著者名/発表者名
      Erika Kimura, Takeshi Ishida, Shun Takahashi, Kenichi Yamashita, Katsuyuki Watanabe, Satoshi Iwamoto, and Yasuhiko Arakawa
    • 学会等名
      第4回JSAPフォトニクスワークショップ
  • [学会発表] A nanocavity laser and waveguides simultaneously integrated in a three-dimensional photonic crystal2019

    • 著者名/発表者名
      T. Tajiri, S. Takahashi, Y. Ota, S. Iwamoto, and Y. Arakawa
    • 学会等名
      Industry-UCB-UEC-keio Workshop 2019(IUUKWS 2019)
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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