| 研究課題/領域番号 |
18H01958
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| 研究機関 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
増尾 貞弘 関西学院大学, 理工学部, 教授 (80379073)
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| 研究分担者 |
山内 光陽 関西学院大学, 理工学部, 助教 (20802226)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 量子ドット / プラズモン / 単一分子検出 / 単一光子 / ナノ粒子 / 金属ナノ構造 |
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| 研究実績の概要 |
発光材料や光電子デバイスの高効率化には、効率的に励起子を生成させ、その励起子を有効に活用することが必要不可欠である。しかしながら、複数の励起子 (多励起子)が生成すると「励起子消滅」が起こり励起子は失活してしまう。本研究の目的は、プラズモニックナノ構造を駆使し「励起子消滅が起こる前に多励起子から多光子を取り出す、または励起子消滅後に1つの励起子から1つの光子を取り出す方法」を確立することである。この目的を達成するために、本年度は 以下の研究項目を行い研究実績を得た。
1.光子取り出しとオージェ再結合速度の相関解明に向けて
上述のように、系の中に複数の励起子が生成すると励起子消滅が起こる。半導体ナノ粒子(量子ドットQD)の場合、この過程はオージェ再結合過程として知られて いる。上記の相関を解明するためには、オージェ再結合速度を制御した量子ドットを用いる必要がある。この観点に基づき、昨年度はオージェ再結合過程が比較的遅いとされる分厚いシェルを有するCdSe/CdSコア/シェル量子ドットの成功した。本年度はこのCdSe/CdSQDを用いて研究を遂行した。まず、過渡吸収測定により、CdSe/CdSQDのオージェ再結合速度を調べたところ、これまで用いてきたCdSe/ZnSQDよりも１桁程度遅いことがわかった。次に、銀コートAFMチップをプラズモニックナノ構造として、１つのCdSe/CdSQDに近づけ、発光挙動を観測したところ、オージェ再結合が速いCdSe/ZnSQDと比較し、弱い相互作用で多光子を発生させることが可能であることを見出した。この結果から、発光光子数制御には、オージェ再結合速度とプラズモニックナノ構造との相互作用の相関が非常に重要であることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究実績の概要に記載したように、光子取り出しとオージェ再結合速度の相関について知見を得ることに成功した。これは今年度の目標であったため、おおむね順調に進展していると考える。また、予定通り、周期構造を有するプラズモノックナノ構造を用いた研究についても遂行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
光子取り出しとオージェ再結合速度の相関解明については、定性的な評価ができたので、今後はオージェ再結合速度が異なる複数のQDを用いることにより、定量的な結果を得たいと考えている。
また、周期構造を有するプラズモノックナノ構造を用いた研究については、この汎用的な構造を用いることにより、本研究の一般性を確立する予定である。
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