ペロブスカイト結晶-ナノ共振器を用いた低閾値かつ狭帯域ナノレーザーの開発

本研究は、利得媒質のペロブスカイト結晶とファブリ・ペローナノ共振器の組み合わせによるサブnmオーダーのスペクトル半値幅と低閾値化、そしてレーザー発振波長の選択を同時に達成可能なナノレーザーの開発を目的とする。本年度は、混合ハロゲンペロブスカイト結晶合成における前駆体の仕込み濃度の検討と、半導体量子ドット-ナノ共振器へのスペーサー層の導入と共振器上における量子ドットの蛍光特性の検討、そして金ナノ粒子薄膜上に形成したリガンドフリーなペロブスカイトナノ結晶の蛍光特性の評価を行った。まず、前駆体試料における異種ハロゲンイオンの仕込み濃度比を変えることで混合ハロゲンペロブスカイト結晶の合成を試みた。しかし、異種ハロゲンアニオンを混合させた前駆体を用いると結晶形状の制御が困難であることが判明したため、自然放射増幅光の発振にはハロゲンアニオン交換により作成した混合ハロゲンペロブスカイト結晶を採用した。次に、量子ドットとナノ共振器の系に酸化アルミニウムをスペーサー層として導入し、量子ドット-薄膜間の距離による量子ドットの蛍光特性変化について検討を行った。その結果、酸化チタンへの電子移動および金薄膜へのエネルギー移動による量子ドットの消光はスペーサー層の導入により抑制できることが明らかとなった。さらに、ペロブスカイトナノ結晶と金薄膜の系におけるエネルギー移動およびプラズモン結合を検討するため金ナノ粒子薄膜上に形成したリガンドフリーなペロブスカイトナノ結晶の蛍光特性の評価を行った。リガンド保護されたナノ結晶では金ナノ粒子薄膜上で消光されたのに対し、リガンドフリーなナノ結晶では金ナノ粒子薄膜上で蛍光が増強されることがわかった。この系について時間分解顕微分光、過渡吸収測定、そして有限差分時間領域法による電場解析を行い、現在論文を執筆中である。

本研究は、利得媒質のペロブスカイト結晶とファブリ・ペローナノ共振器の組み合わせによるサブnmオーダーのスペクトル半値幅と低閾値化、そしてレーザー発振波長の選択を同時に達成可能なナノレーザーの開発を目的とする。本年度は、混合ハロゲンペロブスカイト結晶合成における前駆体の仕込み濃度の検討と、半導体量子ドット-ナノ共振器へのスペーサー層の導入と共振器上における量子ドットの蛍光特性の検討、そして金ナノ粒子薄膜上に形成したリガンドフリーなペロブスカイトナノ結晶の蛍光特性の評価を行った。まず、前駆体試料における異種ハロゲンイオンの仕込み濃度比を変えることで混合ハロゲンペロブスカイト結晶の合成を試みた。しかし、異種ハロゲンアニオンを混合させた前駆体を用いると結晶形状の制御が困難であることが判明したため、自然放射増幅光の発振にはハロゲンアニオン交換により作成した混合ハロゲンペロブスカイト結晶を採用した。次に、量子ドットとナノ共振器の系に酸化アルミニウムをスペーサー層として導入し、量子ドット-薄膜間の距離による量子ドットの蛍光特性変化について検討を行った。その結果、酸化チタンへの電子移動および金薄膜へのエネルギー移動による量子ドットの消光はスペーサー層の導入により抑制できることが明らかとなった。さらに、ペロブスカイトナノ結晶と金薄膜の系におけるエネルギー移動およびプラズモン結合を検討するため金ナノ粒子薄膜上に形成したリガンドフリーなペロブスカイトナノ結晶の蛍光特性の評価を行った。リガンド保護されたナノ結晶では金ナノ粒子薄膜上で消光されたのに対し、リガンドフリーなナノ結晶では金ナノ粒子薄膜上で蛍光が増強されることがわかった。この系について時間分解顕微分光、過渡吸収測定、そして有限差分時間領域法による電場解析を行い、現在論文を執筆中である。