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2009 年度 実績報告書

ナノからバルクへのクロスオーバー領域における新しい光機能の探索

研究課題

研究課題/領域番号 21340085
研究機関大阪府立大学

研究代表者

石原 一  大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (60273611)

研究分担者 沈 用球  大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (20336803)
芦田 昌明  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60240818)
一宮 正義  大阪歯科大学, 歯学部, 助教 (00397621)
キーワード励起子 / ポラリトン / CuCl / 薄膜 / 四光波混合分光 / 励起子超放射 / 輻射緩和 / 位相緩和
研究概要

21年度は、本計画における最初のターゲットであった、CuCI薄膜の四光波混合による励起子輻射緩和速度の評価を行った。ナノからバルクへのクロスオーバーサイズ領域である数100nmの膜厚では励起子重心運動による分極波と光が数波長に渡る結合長をもち、通常のナノ構造には見られない巨大な輻射結合とそれに伴う超高速輻射緩和が観測される可能性がある。本研究では100から200nmの高品質CuCl薄膜をMBEにより作製し、四光波混合分光、過渡グレーティング分光を行った。特に後者では純位相緩和の効果を除いた励起緩和の速度がポンプ光、プローブ光の時間差の依存性に表れる。まず、信号光を分光したスペクトルには多数のピーク構造が現れたが、これは解析の結果、巨大輻射結合による大きな輻射シフトを含んだ、励起子-輻射場結合モードのエネルギー位置に一致するものであることが分かった。さらにこれらそれぞれのピーク位置での信号の緩和時間を測定したところ、それぞれの緩和時間が、理論的に計算された各モードの輻射緩和時間に良く一致することが分かった。特に早いモードでは100fs程度の高速の輻射緩和を示すことが分かった。ーこれらは薄膜全体にコヒーレントに広がった励起子重心運動の(波動関数の空間構造に複数の節が存在する)高次モードと光が波長を越えて結合した結果であり、長波長近似を超えた効果である。この結果はPhysical Review Lettersに掲載された。またこの超高速輻射緩和は、いわゆるtime-of-flightの描像が成り立つ、バルク領域へ入る前のフェルミの黄金律により輻射緩和が支配されるサイズ領域特有のものであることが分かり、その理論的考察はPhysical Review Bに掲載された。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Multiple beats of weakly confined excitons with inverted selection rule2009

    • 著者名/発表者名
      H.Yasuda, H.Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review B 79

      ページ: 193308(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crossover of exciton-photon coupled modes in a finite system2009

    • 著者名/発表者名
      M.Bamba, H.Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review B 80

      ページ: 125319(1-11)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of Superradiance by Nonlocal Wave Coupling of Light and Excitons in CuCl Thin Films2009

    • 著者名/発表者名
      M.Ichimiya, M.Ashida, H.Yasuda, H.Ishihara, T.Itoh
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 103

      ページ: 257401(1-4)

    • 査読あり
  • [学会発表] CuCl薄膜における高温縮退四光波混合2010

    • 著者名/発表者名
      一宮正義、望月敬太、芦田昌明、保田英樹、石原一、伊藤正
    • 学会等名
      日本物理学会・2010年春季大会
    • 発表場所
      岡山大学 津島キャンパス(岡山)
    • 年月日
      2010-03-20
  • [学会発表] 薄膜における高温縮退四光波混合の理論解析2010

    • 著者名/発表者名
      保田英樹、一宮正義、望月敬太、芦田昌明、伊藤正、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2010年春季大会
    • 発表場所
      岡山大学 津島キャンパス(岡山)
    • 年月日
      2010-03-20
  • [学会発表] 局在光電場による分子の励起状態及び力学的運動の操作2010

    • 著者名/発表者名
      石原一
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス(神奈川)
    • 年月日
      2010-03-17
  • [学会発表] 光電磁場と物質波動関数の空間的インタープレイに基づく光学現象2010

    • 著者名/発表者名
      石原一
    • 学会等名
      物性研短期研究会「顕微分光とナノサイエンスの発展」
    • 発表場所
      東京大学 物性研究所(千葉)
    • 年月日
      2010-02-23
  • [学会発表] 局在電磁場による分子の励起状態及び力学的運動制御2009

    • 著者名/発表者名
      石原一
    • 学会等名
      日本分光学会 高感度表面・界面部会第2回シンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所つくばセンター(茨城)
    • 年月日
      2009-12-25
  • [学会発表] 多成分励起子を含むZnO薄膜の光学応答2009

    • 著者名/発表者名
      田辺俊雄、石原一
    • 学会等名
      第20回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学 学術情報総合センター(大阪)
    • 年月日
      2009-12-12
  • [学会発表] PbCl_2/NaF多層膜をDBRとしたCuCl微小共振器におけるRabi分裂の研究2009

    • 著者名/発表者名
      吉野慎吾、大畠悟郎、沈用球、石原一、溝口幸司
    • 学会等名
      第20回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学 学術情報総合センター(大阪)
    • 年月日
      2009-12-12
  • [学会発表] HfO_2/SiO_2DBR型CuClマイクロキャビティにおけるラビ分裂の制御2009

    • 著者名/発表者名
      宮崎健一、川瀬稔貴、大畠悟郎、金大貴、石原一、中山正昭
    • 学会等名
      第20回光物性研究会
    • 発表場所
      大阪市立大学 学術情報総合センター(大阪)
    • 年月日
      2009-12-12
  • [学会発表] HfO_2/SiO_2DBR型CuClマイクロキャビティにおけるラビ分裂の制御2009

    • 著者名/発表者名
      宮崎健一、川瀬稔貴、大畠悟郎、金大貴、石原一、中山正昭
    • 学会等名
      日本物理学会・2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学 黒髪キャンパス(熊本)
    • 年月日
      2009-09-28
  • [学会発表] PbCl_2/NaF多層膜を用いたCuCl微小共振器におけるRabi分裂の評価2009

    • 著者名/発表者名
      吉野慎吾、大畠悟郎、沈用球、石原一、溝口幸司
    • 学会等名
      日本物理学会・2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学 黒髪キャンパス(熊本)
    • 年月日
      2009-09-27
  • [学会発表] 多成分励起子を含む共振器中ZnO薄膜の光学応答2009

    • 著者名/発表者名
      田辺俊雄、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本大学 黒髪キャンパス(熊本)
    • 年月日
      2009-09-27
  • [学会発表] 局在光電磁場と分子空間構造のインタープレイを通した励起状態制御2009

    • 著者名/発表者名
      石原一
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学 筑波キャンパス(茨城)
    • 年月日
      2009-04-01
  • [図書] 光科学研究の最前線22009

    • 著者名/発表者名
      石原一
    • 総ページ数
      258
    • 出版者
      JILS(強光子場科学研究懇親会)出版

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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