フォトニック結晶とサブバンド間遷移の融合による熱輻射制御の研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20686007
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 浅野 卓 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30332729)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: フォトニック結晶 / 熱輻射

研究概要

本研究ではフォトニック結晶による光の制御と量子井戸のサブバンド間遷移による電子の制御とを融合させ、両者の相互作用の有限性を考慮した検討を行うことにより、所望の波長帯域においてのみ発光する効率的な熱輻射光源を実現した。作製したデバイスは電流注入動作時に、同一入力パワーにおいて同様の構造の黒体試料と比較して2倍のピーク強度の輻射を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Green GaInN photonic-crystal light-emitting diodes with small surface recombination effect (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Kitagawa, M.Fujita, T.Suto, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters vol.98, issue 18, art.no.181104
• [雑誌論文] A Polarization Diversity Two-Dimensional Photonic-Crystal Device (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, S.-I.Takayama, T.Asano, Y.Sato, S.Noda
  • 雑誌名: IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics Vol.16, No.1 ページ: 70-76
• [雑誌論文] On-the-fly Wavelength conversion of photons by dynamic control of photonic waveguides (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Upham, Y.Tanaka, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: Appl.Phys.Exp. Vol.3, Art.No.062001 ページ: 1-3
• [雑誌論文] Reflectance measurement oftwo-dimensional photonic crystalnanocavities with embedded quantumdots (2010)
  • 著者名/発表者名: W.C.Stumpf, T.Asano, T.Kojima, M.Fujita, Y.Tanaka, S.Noda
  • 雑誌名: Phys.Rev.B vol.82, no.7, Art.No.075119
• [雑誌論文] Effects of fluctuation in air hole radii and positions on optical characteristics in photonic crystal heterostructure nanocavities (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Hagino, Y.Takahashi, Y.Tanaka, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.79 ページ: 085112-1-085112-8
• [雑誌論文] Resonant-wavelength tuning of a nanocavity by sub-nanometer control of a two-dimensional silicon-based photonic crystal slab structure (2009)
  • 著者名/発表者名: B.S.Song, T.Nagashima, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: Applied Optics Vol.48, No.26 ページ: 4899-4903
• [雑誌論文] Design and demonstration of high-Qphotonic heterostructure nano-cavities suitable for integration (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, Y.Tanaka, H.Hagino, T.Sugiya, Y.Sato, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: Optics Express Vol.17, No.20 ページ: 18093-18102
• [雑誌論文] Spectrally selective thermal radiation based on intersubband transitions and photonic crystals (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Asano, K.Mochizuki, M.Yamaguchi, M.Chaminda, S.Noda
  • 雑誌名: Optics Express Vol.17, No.21 ページ: 19190-19203
• [雑誌論文] Quantum electrodynamics of a nanocavity coupled with exciton complexes in a quantum dot (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Yamaguchi, T.Asano, K.Kojima, S.Noda
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.80, No.15 ページ: 155326-155335
• [雑誌論文] Design of Photonic CrystalNanocavity with Q-factor of ~10^9, (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Tanaka, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology Vol.26, No.11(invited(proceedings)) ページ: 1532-1539
• [雑誌論文] Theoretical analysis of light emission frrrom a coupled sysyd sysyed syyysy sy of a photonic nanocavity and a quantum dot (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Yamaguchi, T.Asano, M.Fujita, S.Noda
  • 雑誌名: Physica Status Slidi c Vol.5, No.9 ページ: 2828-2830
• [雑誌論文] Higher-order resonant modes in a photonic heterostructure nanocavity (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Takahashi, Y.Tanaka, H.Hagino, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.92, No.241910 ページ: 1-3
• [雑誌論文] Photon emission by nanocavity-enhanced quantum anti-Zeno effect in solid-state cavity quantum-electrodynamics (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Yamaguchi, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: Optics Express Vol.16, No.22 ページ: 18067-18081
• [雑誌論文] Dynamic increase and decrease of photonic crystal nanocavity Q factors for optical pulse control (2008)
  • 著者名/発表者名: J.Upham, Y.Tanaka, T.Asano, S.Noda
  • 雑誌名: Optics Express Vol.16, No.26 ページ: 21721-21730
• [学会発表] Dynamic control of photonic crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Asano, S.Noda
  • 学会等名: Photonics Global Conference 2010 (PGC2010), 3-1C-2
  • 発表場所: Suntec City, Singapore
  • 年月日: 20101214-20101216
• [学会発表] Pulse selection by on-the-fly wavelength conversion in 2D photonic crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Asano, J.Upham, Y.Tanaka, S.Noda
  • 学会等名: 2010 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2010), D-4-2
  • 発表場所: University of Tokyo, Tokyo, Japan
  • 年月日: 20100922-20100924
• [学会発表] Control of Thermal Radiation by Intersubband Transitions in Quantum Wells and Two-Dimensional Photonic Crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: M.De Zoysa, T.Asano, Y.Minato, S.Noda
  • 学会等名: The Conference on Lasers and Electro-Optics and the International Quantum Electronics Conference 2010, CTuH4
  • 発表場所: San Jose McEnery Convention Center, San Jose, California, USA
  • 年月日: 20100516-20100521
• [学会発表] 量子井戸のサブバンド間遷移と2次元フォトニック結晶を用いた電流注入型熱輻射光源の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: De Zoysa Menaka, 湊康明, 浅野卓, 野田進
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会, 17p-J-7
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス,長崎市
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] 量子井戸のサブバンド間遷移と2次元フォトニック結晶による熱輻射の制御-(4) (2010)
  • 著者名/発表者名: De Zoysa Menaka, 湊康明, 浅野卓, 野田進
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会, 19pM13
  • 発表場所: 東海大学,平塚市
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 電子系・光子系の状態制御に基づく高効率熱輻射光源を用いた熱光発電 (2010)
  • 著者名/発表者名: De Zoysa Menaka, 浅野卓, 湊康明, 野田進
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会, 19pM16
  • 発表場所: 東海大学,平塚市
  • 年月日: 2010-03-19
• [学会発表] 量子井戸のサブバンド間遷移と2次元フォトニック結晶による熱輻射の制御(3) (2009)
  • 著者名/発表者名: De Zoysa Menaka, 湊康明, 浅野卓, 野田進
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学関係連合講演会, 9pB11
  • 発表場所: 富山大学,富山県富山市
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] High-Q Nanocavities in Two-Dimensional Photonic Crystal Slabs and their Dynamic Control (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Asano, S.Noda
  • 学会等名: International Workshop on Microcavities and Their Application
  • 発表場所: Seul Unversity, Seul, South Korea(Invited)
  • 年月日: 20090825-20090828
• [学会発表] Control of thermal radiation usingintersubband transitions in quantumwells (2009)
  • 著者名/発表者名: M.De Zoysa, T.Asano, S.Noda
  • 学会等名: The 18th International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS-18) and the 14th International Conference on Modulated Semiconductor structures (MSS-14), Tu-mP38
  • 発表場所: Kobe International Conference Hall, Kobe(poster)
  • 年月日: 20090719-20090724
• [学会発表] Intersubband transitions in quantumwells for controlling thermalradiation spectrum (2009)
  • 著者名/発表者名: M.De Zoysa, T.Asano, S.Noda
  • 学会等名: 第28回電子材料シンポジウム, J-15
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖,守山,日本(poster)
  • 年月日: 20090708-20090710
• [学会発表] New Trends in Photonic Crystals (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Asano, S.Noda
  • 学会等名: UK Semicondoctor 2009
  • 発表場所: Sheffield University, Sheffield, United Kingdom(Plenary)
  • 年月日: 20090701-20090702
• [学会発表] 量子井戸のサブバンド間遷移と2次元フォトニック結晶による熱輻射の制御-(2) (2009)
  • 著者名/発表者名: De Zoysa Menaka, 浅野卓, 野田進
  • 学会等名: 2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会, 1aZN1
  • 発表場所: 筑波大学,つくば市
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] 量子井戸のサブバンド間遷移と2次元フォトニック結晶スラブによる熱輻射の制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: De Zoysa Menaka, 望月敬太, 浅野卓, 野田進
  • 学会等名: 2008年秋季第69回応用物理学会学術講演会, 2pV7
  • 発表場所: 中部大学,愛知県春日井市
  • 年月日: 2008-09-02
• [図書] フォトニックナノ構造の最前線(監修:野田進)第2章の1および第7章
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.qoe.kuee.kyoto-u.ac.jp/
• [産業財産権] 2次元フォトニック結晶 (2007)
  • 発明者名: 野田進、浅野卓、望月敬太
  • 公開番号: 特許,特開2008-241891
  • 出願年月日: 2007-03-26
• [産業財産権] 2次元フォトニック結晶熱輻射光源 (2006)
  • 発明者名: 野田進、望月敬太、浅野卓、北川均
  • 公開番号: 特許,特開2008-53134
  • 出願年月日: 2006-08-28