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我々は近接場光を用いたナノ寸法の光集積回路を世界に先駆けて提案し、これまでにその基礎理論、デバイス原理、光加工技術、システム構成技術などの各種基盤技術を研究してきた。本研究はナノフォトニック技術の近年の急速な進歩と、システムの基本検討を統合し、回折限界以下のナノスケールに機能を詰め込んだ光集積システムについて、ナノフォトニックデバイスやシステムの理論限界・技術限界を、基礎実験データや近接場光相互作用理論などに基づいてより精緻に検討するとともに、半導体量子ドットやナノロッドなどの具体的材料を用いて実験的にシステム機能を実証することを目指す。
上記の目的に対応して以下の3項の研究を実施した。
(1)近接場光相互作用に基づくナノ構造生成の理論限界・技術限界の検討
近接場光相互作用を用いたナノ構造の生成技術として、伝搬光を照射しながら物質の堆積過程を促進させることで、構造体に付随して発生する近接場光の特徴を反映させた形状を生成する技術を検討した。具体的には、有機太陽電池における電極作製過程に上記の技術を適応し、光学特性や光電変換特性を異ならせることが可能であることを実証した。
(2)近接場光相互作用によるエネルギー移動と相互作用の階層性を用いたシステム機能の検討
近接場光相互作用によるエネルギー移動を用いた新たなシステム機能として、量子ドット間のエネルギー移動を組合せたパルス生成システムを提案し、シミュレーションにより動作原理を確認した。
(3)ナノフォトニックシステムにおけるインターコネクションの検討
上記(2)のシステムを含め、ナノ領域の光システムに不可欠なインターコネクション技術を検討した。具体的には、半導体ナノ微粒子配列間の近接場光相互作用に基づくインターコネクション方式について、ナノ微粒子配列全体の幾何構造が信号輸送の伝搬性能に関与することをシミュレーションにより検討するとともに、半導体量子ドットを用いた実験により実証した。
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