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2015 年度 実績報告書

サーマルフリーフォトニクスを目指した極限共鳴光学応答の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 24244048
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(系)研究科(研究院), 教授 (60273611)

研究分担者 一宮 正義  滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (00397621)
沈 用球  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20336803)
芦田 昌明  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60240818)
余越 伸彦  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90409681)
研究期間 (年度) 2012-05-31 – 2016-03-31
キーワード非線形光学 / 励起子 / CuCl / ZuO / 薄膜 / 四光波混合 / カー応答
研究実績の概要

本計画では、[1]クロスオーバー領域に現れる超高速応答などの究極的な[共鳴]光学応答の実験実証し、また[2]位相緩和に打ち勝ち共鳴光学応答が拓く新しい光機能を理論・実験の両面から系統的に追求することによって、散逸、発熱を極限的に抑え込んだ室温サーマルフリーフォトニクスへの扉を拓くことを目的としてきた。昨年度までに輻射幅の広域なモードのほぼ全線幅をカバーするパルスでの励起に成功し、10fs級の応答が観測されており、本年度は以下の課題に取り組み、それぞれ記載の成果を得た。
(1)多種の膜厚でフェムト秒級の四光波混合信号スペクトルを測定し、入射光にチャープを考慮した理論解析をすることにより、特に高エネルギー側と低エネルギー側の信号の大小関係に対するチャープの正負に依存性がより正確に議論出来るようになった。最適な信号を得るためのパスル設計に対する重要な情報である。
(2)フェムト秒オーダーのパルス解析には非輻射緩和の非マルコフ性が重要になると考えられるが、非局所応答理論に対してフォノンの有限緩和時間による非マルコフ性を取り入れることが可能な理論的手法が整った。
(3)ZnO薄膜に対して初めての離散化励起子と非ケリの結合モードの観測に成功し、現在理論による詳細のモード構造解析を行っている。CuClで得られていたフェムト秒オーダーの超高速応答がZnOで可能となることを示す重要な成果である。
(4)昨年度、CuClにおける超高速モードが位相緩和の際にそれらの重ね合わせに緩和する機構を通じた、上方変換を伴う発光現象を理論的に予言したが、実験的にも類似の現象を観測することに成功した。理論で予言された現象との詳細な関係について調査中である。超高速モードの新しい光機能として重要な研究対象の開拓例と言える。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Upconverted photoluminescence induced by radiative coupling between excitons2016

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 ページ: 155418(1-11)

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.93.155418

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Radiative coupling between multi-component excitons in ZnO thin films2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kinoshita and H. Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 619 ページ: 012010(1-4)

    • DOI

      10.1088/1742-6596/619/1/012010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Photoluminescence of Weakly Confined Excitons including Radiative Correction in Nano-to-Bulk Crossover Regime2015

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 619 ページ: 012012(1-4)

    • DOI

      10.1088/1742-6596/619/1/012012

    • 査読あり
  • [学会発表] Optical fabrication and manipulation of semiconductor nanoparticles in superfluid helium2016

    • 著者名/発表者名
      M. Ashida, Y. Minowa and H. Ishihara
    • 学会等名
      The 3rd Optical Manipulation Conference
    • 発表場所
      横浜パシフィコ(神奈川)
    • 年月日
      2016-05-18 – 2016-05-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 薄膜中閉じ込め励起子の光学応答における入射パルス位相変調の影響2016

    • 著者名/発表者名
      木下岳、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2016年春季大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] ZnO薄膜の発光スペクトルにおける励起子 光コヒーレント結合効果の可能性2016

    • 著者名/発表者名
      松田拓也、佐伯昴、一宮正義、木下岳、石原一、川上将輝、中山正昭、芦田昌明
    • 学会等名
      日本物理学会・2016年春季大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] MBE法の改善によるCuCl薄膜の高品質化2016

    • 著者名/発表者名
      新井佑基、松田拓也、中村清孝、一宮正義、石原一、芦田昌明、柳澤淳一
    • 学会等名
      日本物理学会・2016年春季大会
    • 発表場所
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] ZnO薄膜中の高速輻射緩和する光-励起子結合モードの短パルス励起2015

    • 著者名/発表者名
      木下岳、一宮正義、芦田昌明、石原一
    • 学会等名
      第26回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-11 – 2015-12-12
  • [学会発表] 励起エネルギー移動における非マルコフ的緩和過程の影響2015

    • 著者名/発表者名
      平吹拓也、石原一
    • 学会等名
      第26回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-11 – 2015-12-12
  • [学会発表] CuCl薄膜の高品質化とその光学的品質の評価2015

    • 著者名/発表者名
      中村清孝、松田拓也、新井祐基、一宮正義、石原一、芦田昌明、柳澤淳一
    • 学会等名
      第26回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-11 – 2015-12-12
  • [学会発表] ZnO薄膜の発光スペクトルと縮退四光波混合スペクトル における光-励起子コヒーレント結合効果2015

    • 著者名/発表者名
      佐伯昴、松田拓也、一宮正義、木下岳、石原一、川上将輝 、中山正昭、芦田昌明
    • 学会等名
      第26回光物性研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-12-11 – 2015-12-12
  • [学会発表] 半導体薄膜中の励起子超放射モードに対する外部磁場の効果2015

    • 著者名/発表者名
      木下岳、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 金属CuCl薄膜構造における励起子 光 プラズモン結合系の固有状態2015

    • 著者名/発表者名
      松田拓也、大畠梧郎、石原一
    • 学会等名
      日本物理学会・2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 光で操るナノ物質のミクロとマクロ2015

    • 著者名/発表者名
      石原一
    • 学会等名
      ~The 60th NATSUGAKU~ 第60回物性若手夏の学校
    • 発表場所
      長良川ホテルパーク(岐阜県岐阜市)
    • 年月日
      2015-07-27 – 2015-07-31
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultrafast switching of light polarization by nondipole-type superradiance2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kinosita and H. Ishihara
    • 学会等名
      The 10th Principles and Applications of Control in Quantum Systems Workshop 2015(PRACQSYS 2015)
    • 発表場所
      University of New South Wales,Sydney,Australia (オーストラリア)
    • 年月日
      2015-07-20 – 2015-07-24
    • 国際学会
  • [学会発表] Up-conversion in photoluminescence caused by radiation-mediated couplings between excitonic waves2015

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • 学会等名
      11th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2015)
    • 発表場所
      Polytechnique,Montreal,Canada(カナダ)
    • 年月日
      2015-05-18 – 2015-05-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Pulse Excitation of Exciton-Radiation Coupled Modes with Ultrashort Radiative Lifetimes in ZnO Thin Films2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kinoshita and H. Ishihara
    • 学会等名
      11th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials (EXCON2015)
    • 発表場所
      Polytechnique,Montreal,Canada(カナダ)
    • 年月日
      2015-05-18 – 2015-05-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Up-converted luminescence enhanced by radiation-mediated coupling of excitons in thin films2015

    • 著者名/発表者名
      T. Matsuda, N. Yokoshi and H. Ishihara
    • 学会等名
      Optical Manipulation Conference (OMC '15)
    • 発表場所
      PacificoYokohama(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2015-04-22 – 2015-04-24
    • 国際学会
  • [図書] Nanostructures, Optical Properties of2015

    • 著者名/発表者名
      Hajime Ishihara, Kikuo Cho
    • 総ページ数
      (1-10)
    • 出版者
      Elsevier B.V.

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公開日: 2017-01-06  

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