| 研究課題/領域番号 |
21K18193
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| 研究機関 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
秋田 成司 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60202529)
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| 研究分担者 |
石原 一 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (60273611)
有江 隆之 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80533017)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| キーワード | 量子エミッタ / 揺らぎ / ナノ電気機械 / 2次元材料 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では原子層NEMS非線形ナノ機械振動子をプラットフォームとし、機械的振動と光・電子系とを協奏させ機械的揺らぎを量子極限まで抑圧し、線幅の狭い高純度な単一光子の生成とその応用に関する分野を開拓することを目的とした。
１．hBNカラーセンター種類と歪みの効果の理解：六方晶窒化ホウ素（h-BN）原子層膜に窒素イオンを注入して欠陥を導入し、ホウ素空孔由来のカラーセンターからおよそ820nmを中心としたフォトルミネッセンスを観測した。光検出磁気共鳴の結果から、ゼロ磁場分裂に起因した3.48GHzの信号を観測し、本手法で導入したホウ素空孔による磁場および歪み検出の可能性を示した。さらに原子層膜に再現良く歪みを導入するため新たにナノインプリント技術を適用し、原子層膜に損傷を与えることなく周期歪みを印加できることを実証した。
２．ナノ機械振動子のモード間結合と機械的エネルギー移動の理解：単光子源となるhBNの下層にグラフェンを積層し静電駆動したところ、層間相互作用に起因すると思われる機械的な共振においてモード分裂および分裂したモード間でのエネルギー移動を見出した。また二つの弱く結合したナノ機械共振器間のエネルギー交換に起因する現象を解析した。さらに、層間相互作用で重要となる面内・面外熱（フォノン）伝導を明らかにしてきた。
３．ナノ機械共振器の結合とシステム化による機械的振動モードの冷却：機械振動子膜上の発光体膜からの発光が光共振器内で干渉し、その変化を通じて振動子のメカニカルな情報(機械共振周波数, 機械Q値)が取得可能であることを理論・実験から実証した。また、発光体は全面塗布でなくても、光共振器を形成する面積が確保できれば光ばね効果が観測可能であることを理論的に実証した。さらに、複数の振動子のコヒーレント結合系の振動ダイナミクスの数値解析を行い、振動子間の位相同期条件を明らかにした。
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