半導体微小共振器における光－物質混成励起状態の時空間ダイナミクスの解明と制御

本研究は、次世代の革新的量子デバイス技術の構築に向けて、半導体中で形成される光－物質混成状態の基礎光電子物性を詳細に理解し、それらを室温にて自在に制御するための基盤技術を開発することを目的とする。特異な電子物性を持つ半導体材料を光微小共振器内に閉じ込める。生成された混成励起状態（ポラリトン状態）の時間領域および実空間領域でのダイナミクスを、海外連携機関（英国ケンブリッジ大学など）における世界最先端の評価実験により詳細に調べ上げ、新奇光電子機能の発現／制御手法を開発することを目指している。今年度の成果としては、室温ポラリトン材料として極めて有望な全無機鉛ハライドペロブスカイトを用いた微小共振器における新しいポラリトン物性を明らかにした。結晶構造に由来うわずかな光学異方性が存在することで、ポラリトン凝縮状態においても偏光ミキシングが発現することを示した。本研究成果により論文を執筆し、現在投稿中である。また、TPCOとよばれる有機結晶を用いた微小共振器においては以下の2つの成果を得た。(1)非常に大きな光学異方性が存在することで、ポラリトン分散特性に疑似的な光学的スピン軌道相互作用が生じることを見出した。(2)個々の有機分子がきれいに配列した結晶内では、自発的な共鳴作用により分子振動が巨視的なコヒーレンスを生み出し、特異な励起状態を形成している可能性を示した。後者については論文掲載に至っており、次年度以降の研究展開とテーマ設定にも大きな影響を与えている。

本研究は、次世代の革新的量子デバイス技術の構築に向けて、半導体中で形成される光－物質混成状態の基礎光電子物性を詳細に理解し、それらを室温にて自在に制御するための基盤技術を開発することを目的とする。特異な電子物性を持つ半導体材料を光微小共振器内に閉じ込める。生成された混成励起状態（ポラリトン状態）の時間領域および実空間領域でのダイナミクスを、海外連携機関（英国ケンブリッジ大学など）における世界最先端の評価実験により詳細に調べ上げ、新奇光電子機能の発現／制御手法を開発することを目指している。今年度の成果としては、室温ポラリトン材料として極めて有望な全無機鉛ハライドペロブスカイトを用いた微小共振器における新しいポラリトン物性を明らかにした。結晶構造に由来うわずかな光学異方性が存在することで、ポラリトン凝縮状態においても偏光ミキシングが発現することを示した。本研究成果により論文を執筆し、現在投稿中である。また、TPCOとよばれる有機結晶を用いた微小共振器においては以下の2つの成果を得た。(1)非常に大きな光学異方性が存在することで、ポラリトン分散特性に疑似的な光学的スピン軌道相互作用が生じることを見出した。(2)個々の有機分子がきれいに配列した結晶内では、自発的な共鳴作用により分子振動が巨視的なコヒーレンスを生み出し、特異な励起状態を形成している可能性を示した。後者については論文掲載に至っており、次年度以降の研究展開とテーマ設定にも大きな影響を与えている。