Fusing nanomaterials and strong electric field nonlinear optics for new advances in photonics

融合纳米材料和强电场非线性光学，实现光子学新进展

• 批准号: 19H05465
• 负责人: 金光 義彦
• 金额: $ 357.18万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-23 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05465/
• 关键词: 高次高調波発生; 半導体; 半導体ナノ構造; 非線形光学; 高強度テラヘルツ; ナノ構造; テラヘルツ分光; 強電場非線形光学; ナノ構造物質

本研究では、特色ある電子状態を持つ固体結晶やユニークなナノ物質を創製できる物質科学と最先端の高強度レーザー技術を融合し、強電場光科学の深化と応用展開を図ることを目指して研究を推進している。サイズ制御された半導体ナノ粒子を用いることでバンド内遷移を操作し、非線形キャリア励起や高調波強度への影響を直接実験的に調べた。ナノ粒子のサイズの増加とともに、励起体積当たりの高調波発生効率と励起キャリア密度が増加することを見出し、バンド内遷移の操作により発生効率が100倍程度増大することを発見した。この増幅は、レーザー照射中に生じるバンド間の多光子吸収過程と生成された電子のレーザー電場による加速運動が同時に起こることにより生じることを明らかにした。また、励起光の偏光（楕円率）がもたらす高調波の発生過程への影響を系統的に調べるために、半導体GaAsを対象とした高次高調波発生の実験を推進した。励起光楕円率が高調波の発生効率や偏光状態に影響を与えることが分った。さらに位相ロックパルス分光では、光パルス照射中の電子の量子コヒーレント応答を計測した。コロイド半導体ナノ粒子の表面を覆うリガンドを置換してナノ粒子間の結合距離を制御することで、隣接ナノ粒子間の協力効果によって非線形光学応答が増大することを明らかにした。新たな二次元ナノ物質である二次元層状ハライドペロブスカイトの室温における励起子スピン輸送が明らかにした。フェムト秒レーザーを用いた偏光分解ポンプ・プローブ顕微分光測定系を開発し、二次元励起子スピンの特異な空間パターン形成と超高速な輸送が室温で生じることを発見した。また、超伝導マグネットを用いたテラヘルツ分光装置を用いて、時空間対称性が破れた超格子ナノ構造をもつ超伝導体における非相反現象を研究した。

This study focuses on the characteristics of electronic states, the development of solid crystals, the creation of materials, the integration of advanced high-intensity technologies, the deepening of intense electric field light science, and the advancement of research. The semiconductor particles are controlled by a non-linear excitation system, and the effect of high wave intensity is directly modulated. The increase in particle size, excitation volume, and high wave generation efficiency, excitation density increase, and internal migration operation increase the generation efficiency by a factor of 100. The multiphoton absorption process between the two electrons is generated by the acceleration of the electric field. The polarization of excitation light affects the generation of high-frequency waves in the system, and the generation of high-frequency waves in semiconductor GaAs is promoted Excitation of light emission rate and polarization of high frequency waves Measurement of the quantum response of electrons in phase spectroscopy and light irradiation The surface of the semiconductor particles is covered with a thin layer of material, and the binding distance between the particles is controlled. The non-linear optical response is increased due to the cooperation effect between adjacent particles. The new two-dimensional substance is a two-dimensional layered substance, which is transported at room temperature. The development of differential optical measurement system, the formation of special optical space and ultra-high speed transportation at room temperature This paper studies the non-inverse phenomena of the superlattice structure and the superconductor structure in the application of the spectroscope.

项目成果

球形量子ドット中の励起子分子・荷電励起子の束縛エネルギーの理論

球形量子点中激子分子与带电激子的结合能理论

• 发表时间: 2023
• 作者: 野田泰成;佐藤貴男;鈴浦秀勝;金光義彦
• 通讯作者: 金光義彦

ナノ構造半導体における強結合と光電機能

纳米结构半导体中的强耦合和光电功能

• 发表时间: 2023
• 作者: 月田和人; 矢野智樹、藤原、DayTimothyFrancisFrancis; 勝野達也、柏原宏香、竹永富妙子、田中啓雄、田村淳、月田早智子;田原弘量
• 通讯作者: 田原弘量

二次元層状ハライドペロブスカイトの格子歪みが光学特性に及ぼす効果

晶格应变对二维层状卤化物钙钛矿光学性能的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 東村智佳;湯本郷;中村智也;原田布由樹;若宮淳志;廣理英基;金光義彦
• 通讯作者: 金光義彦

半導体ナノ結晶における励起子利得

半导体纳米晶体中的激子增益

• 发表时间: 2022
• 作者: 湯本郷;金光義彦
• 通讯作者: 金光義彦

半導体の光物理の新展開

半导体光物理新进展

• 发表时间: 2022
• 作者: Gallagher Daniel;Yano Masataka;Ohta Shinri;金光義彦
• 通讯作者: 金光義彦