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2011 年度 実績報告書

電子線励起発光顕微法による表面プラズモンの光変換と伝播制御の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21340080
研究機関東京工業大学

研究代表者

山本 直紀  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (90108184)

キーワード表面プラズモン / 電子顕微鏡 / 発光 / ナノプローブ / プラズモニックス
研究概要

前年度に続き導波路のSPP伝播特性の研究を行った。これまで扱ったSPP導波路の中で最もSPPを有効に閉じ込められた構造は両側をプラズモニック結晶で挟んだ導波路であった。実験ではSPPバンド構造が単純な1次元プラズモニック結晶を用い、バンドギャップが最も開くように周期とテラス幅を決めた。周期600nmの1次元プラズモニック結晶ではΓ点(K_p=0)のギャップ、周期800nmではΚ点(K_p=G/2)のギャップを用いた。SPP導波路の幅を増やすと導波路モードエネルギーはバンドギャップの中で低エネルギー側にシフトするのが観測された。ビーム走査スペクトル像から導波路内のSPP定在波の波長が分かり、導波路の共鳴条件から導波路内では平面のSPPに近い分散関係をもつこと、幅の変化に対して対称モードと反対称モードが交互に現れることなどを明らかにした。
プラズモニック結晶によるSPP-光変換の性質を、円形の穴および柱が2次元六方格子配列した表面構造をもつ試料について調べた。SPP定在波モードのエネルギーは表面構造のパラメーター(柱や穴の直径)に依存して変化することを実験から示すことができた。
SPPによるルミネッセンス増強効果については、ZnO半導体のナノワイヤーに銀微粒子を付着させて発光スペクトルの変化を調べた。銀微粒子の共鳴エネルギーがZnOのルミネッセンスのエネルギーに一致する付近で増強が起こることを示した。さらに、銀微粒子の共鳴エネルギーがワイヤーによって低エネルギー側にシフトすること、接触部ではさらに別のエネルギー変化が起こることを明らかにした。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (13件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Visualization of surface plasmon polariton waves in two-dimensional plasmonic crystal by cathodoluminescence2011

    • 著者名/発表者名
      K.Takeuchi, N.Yamamoto
    • 雑誌名

      OPTICS EXPRESS

      巻: 19 ページ: 12365-12374

    • DOI

      DOI:10.1364/OE.19.012365

    • 査読あり
  • [学会発表] 電子線励起発光顕微法による表面プラズモン導波路の特性評価IV2012

    • 著者名/発表者名
      和泉原大翼,山本直紀
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大
    • 年月日
      20120324-27
  • [学会発表] プラズモニック結晶からのSmith-Purcell放射における強度異常2012

    • 著者名/発表者名
      山本直紀,加藤雅博, V. Myroshnichenko, F. J. Garcia de Abajo
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大
    • 年月日
      20120324-27
  • [学会発表] 2次元プラズモニック結晶における表面プラズモンポラリトンのバンド構造2012

    • 著者名/発表者名
      森翼,山本直紀
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大
    • 年月日
      20120324-27
  • [学会発表] プラズモニック結晶中のCavity II2012

    • 著者名/発表者名
      渡辺裕朗,山本直紀
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大
    • 年月日
      20120324-27
  • [学会発表] 六方格子プラズモニック結晶における表面プラズモンポラリトン2012

    • 著者名/発表者名
      森翼, 山本直紀
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大
    • 年月日
      20120315-20120318
  • [学会発表] 1次元プラズモニック結晶中の表面プラズモン2012

    • 著者名/発表者名
      渡辺裕朗, 山本直紀
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大
    • 年月日
      20120315-20120318
  • [学会発表] 正方格子プラズモニック結晶のバンドギャップ2012

    • 著者名/発表者名
      山本直紀, 竹内健悟
    • 学会等名
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大
    • 年月日
      20120315-20120318
  • [学会発表] 六方格子プラズモニック結晶の表面プラズモンポラリトン2011

    • 著者名/発表者名
      森翼,山本直紀
    • 学会等名
      日本物理学会2011秋季大会
    • 発表場所
      富山大
    • 年月日
      20110921-24
  • [学会発表] プラズモニック結晶中のcavity2011

    • 著者名/発表者名
      渡辺裕朗,山本直紀
    • 学会等名
      日本物理学会2011秋季大会
    • 発表場所
      富山大
    • 年月日
      20110921-24
  • [学会発表] 電子線励起発光顕微法による表面プラズモン導波路の特性評価III2011

    • 著者名/発表者名
      和泉原大翼,山本直紀
    • 学会等名
      日本物理学会2011秋季大会
    • 発表場所
      富山大
    • 年月日
      20110921-24
  • [学会発表] 2次元プラズモニック結晶の構造によるバンドギャップ変化2011

    • 著者名/発表者名
      山本直紀,竹内健悟
    • 学会等名
      日本物理学会2011秋季大会
    • 発表場所
      富山大
    • 年月日
      20110921-24
  • [学会発表] Visualization of SPP Standing Waves in Plasmonic Crystals by Cathodoluminescence2011

    • 著者名/発表者名
      N.Yamamoto, K.Takeuchi
    • 学会等名
      ISSS-6
    • 発表場所
      Tokyo in Japan
    • 年月日
      2011-12-12
  • [学会発表] Band Structures of Surface Plasmon Polariton in Hexagonal Plasmonic Crystals2011

    • 著者名/発表者名
      T.Mori, N.Yamamoto
    • 学会等名
      ISSS-6
    • 発表場所
      Tokyo in Japan
    • 年月日
      2011-12-12
  • [図書] "The Transmission Electron Microscope" Ch.152012

    • 著者名/発表者名
      N.Yamamoto
    • 総ページ数
      24
    • 出版者
      InTech

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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