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2020 年度 実績報告書

(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー自己キャビティからのポラリトンレーザー発振

研究課題

研究課題/領域番号 18K14299
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

水野 斎  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60734837)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー / マイクロキャビティ / 励起子フォノンポラリトン / レーザー発振
研究実績の概要

(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー (TPCO)の一種であるBP2T-CNの薄膜 (105 nm)を活性層とするDBRマイクロキャビティを作製し,その光学特性を調べた.DBRミラーには,Ta2O5とSiO2から成る6ペアの交互積層膜を用いた.BP2T-CN薄膜のX線回折測定を行ったところ,BP2T-OMeの(013)面と(204)面からの回折ピークが観測されたため,BP2T-CN分子は基板表面に対して分子軸が寝た配向をとることがわかった.このBP2T-CNマイクロキャビティの角度分解透過スペクトルを調べた結果,300 meV以上のラビ分裂エネルギーが得られた.BP2T-CNマイクロキャビティの発光スペクトルの励起密度依存性を調べた結果,励起密度の増加に伴って発光帯がブルーシフトする結果が得られたが,励起密度に対して超線形に増大する振る舞いは観測されなかった.気相成長法または溶液成長法により作製した単結晶を活性層とするマイクロキャビティについては,レーザー発振観測のために結晶性と膜厚の最適化を行っているところである.また,DBRミラーの作製に必要なスパッタリング装置がメンテナンスでしばらく使用できない期間があったため,真空蒸着で作製が可能なLiF-TeOxマイクロキャビティの作製を行い,光学測定を行う準備を整えた.
BP2T-OMeバルク結晶のパラレルな両端面をファブリ・ペローキャビティとして用いた場合には,レーザー発振の閾値以下でASE帯に対して3つに分裂した発光帯が観測された.モード構造を伴ったこのスペクトルを基にエネルギー対波数 (E-k)プロットを作成したところ,明確な分散関係を持つことがわかった.励起子ポラリトンモデルに分子振動を伴った0-1・0-2発光帯のエネルギー準位を加えたモデルを用いてこの分散プロットのフィッティングを行ったところ,励起子-光子-分子振動が結合した励起子フォノンポラリトンの存在が示唆された.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Polytechnique Montreal(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Polytechnique Montreal
  • [雑誌論文] Distributed feedback laser with methylammonium lead bromide embedded in channel-type waveguides2021

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Mizuno, Takumi Nishimura, Yuya Mekata, Momonosuke Odani, Naho Kurahashi, Van Cao Nguyen, Yuhi Inada, Takeshi Yamao, Fumio Sasaki, Hisao Yanagi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 ページ: SBBH11-1-6

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abdb7f

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of methoxy- or cyano-substituted thiophene/phenylene co-oligomers for lasing application2020

    • 著者名/発表者名
      Takumi Matsuo, Carina Rossiger, Jasmin Herr, Richard Gottlich, Derck Schlettwein, Hitoshi Mizuno, Fumio Sasaki, Hisao Yanagi
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 ページ: 24057-24062

    • DOI

      10.1039/D0RA04742B

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] TPCO低次元結晶の協同的発光増幅現象2021

    • 著者名/発表者名
      柳 久雄,松尾 匠,水野 斎,佐々木 史雄,阪東 一毅,山下 兼一
    • 学会等名
      第41回レーザー学会年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] BP3T結晶からの光励起レーザ発振における励起子ポラリトンの関与2020

    • 著者名/発表者名
      松尾 匠, 水野 斎, 佐々木 史雄, 柳 久雄
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] マイクロリング構造を有するCH3NH3PbBr3/PEO複合体LECの作製2020

    • 著者名/発表者名
      椋橋 奈穂, 水野 斎, 佐々木 史雄, 柳 久雄
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 有機半導体におけるコヒーレント輻射光の時間空間コヒーレンス評価2020

    • 著者名/発表者名
      田中 誠人, 松尾 匠, 水野 斎, 香月 浩之, 柳 久雄
    • 学会等名
      分子科学会オンライン討論会
  • [学会発表] ヘキシル置換チオフェン/フェニレンコオリゴマーナノ結晶の作製およびその光学特性2020

    • 著者名/発表者名
      目片 優也, 水野 斎, 阪東 一毅, 佐々木 史雄, 柳 久雄
    • 学会等名
      分子科学会オンライン討論会
  • [学会発表] Distributed Feedback Laser with Methyl Ammonium Lead Bromide Embedded in Chanel-Type Waveguides2020

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Mizuno, Takumi Nishimura, Yuya Mekata, Momonosuke Odani, Naho Kurahashi, Van Cao Nguyen, Yuhi Inada, Takeshi Yamao, Fumio Sasaki, Hisao Yanagi
    • 学会等名
      2020 International Conference on Solid State Device and Materialss (SSDM 2020)
  • [備考] 量子物性科学研究室ホームページ

    • URL

      https://mswebs.naist.jp/LABs/optics/index-j.html

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公開日: 2021-12-27  

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