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本研究では、半導体微粒子で構成されるランダム共振器と半導体中の励起子を結合させ、励起子状態を制御することで、従来のランダム構造系では不可能な新奇物理現象の発現を目指している。今年度は、半導体微粒子のランダム共振器の詳細なレーザー特性を評価した。
本研究では、半導体微粒子として、酸化亜鉛粉末を用いる。酸化亜鉛はその優れた発光特性から、有望なレーザー材料として知られており、安価・安全であることから紫外レーザーデバイスへの応用が期待されている。本研究では、酸化亜鉛中に励起される励起子モードとランダムレーザーモードの結合を図るため、簡易に作製可能なランダムレーザーの特徴と、モード制御性を兼ね備えた、凝集体構造の酸化亜鉛ランダムレーザーに着目し、特にマイクロ粒子で構成される数十から数百マイクロメートルオーダーの凝集体におけるランダムレーザー特性を評価した。その結果、ある励起レーザー強度に達すると、凝集体を構成するマイクロ粒子の表面にナノメートルオーダーのナノ構造が形成され、レーザー発振を生じるという結果が得られた。ナノ構造の組成を詳細に解析した結果、大きな組成変化は見られなかった。以上のことから、ランダム構造において自己組織的に最適なレーザー構造が出現し、構造の最適化が成されることを示唆している。本研究の成果から、ランダム構造と励起子との結合に関する構造作製には自律的な構造制御が利用できることを見いだしたといえる。
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