歪んだ原子層物質における室温純粋円偏光発光と電気的円偏光制御の実現

本研究は、全く新しい原理を用いた 室温における電流励起円偏光発光素子と、その電気的な偏光方向の切り替えの実現を目的とする。具体的には、申請者が発見した独自技術 『歪みを導入した原子層物質における室温かつ電気的制御可能な円偏光発光』を発展させる。本効果に関する理論計算は、室温における偏極率100%の純粋円偏光発光と電気的制御を予言しており、本研究は偏光方向制御の学理構築と、室温における純粋円偏光発光の電気的制御に挑戦している。これまでの研究は、可撓性を有するプラスチック基板上に原子層物質を用いた発光素子（電気二重層発光ダイオード）を作製し、『プラスチック基板を曲げる』という簡便な方法により歪みを導入した。この際、原子層物質に導入される歪みは、プラスチック基板の厚みと屈曲時の曲率半径Rに比例し、本手法により10%を超える一軸性弾性変形が実現可能だ。しかし、大きく屈曲した基板は発光実験が難しく、現状では1%程度の歪みによる24%の偏極率に留まっていた。そこで2022年度は、1%を超える歪みの導入を目指し、新たな歪導入方法の開発や既存方法の改善（(i) より強い相互作用が期待できるnmスケールで平坦な特殊なポリイミド膜の導入、(ii) 電極などを原子層物質とプラスチック基板の境界に蒸着し、プラスチック基板上での原子層物質の滑りを抑制、(iii) プラスチック基板だけでなく、伸縮性を有するシリコンゴム（PDMS）を基板に用い、二元的な変形により結合長の変化に起因する応力発生を抑制、などの工夫により大きな歪みを導入する）を試み、最終的には目標とする1%を超える歪の導入に成功した。加えて。2023年度の予定である「より高強度な電場の導入」「高密度なキャリアドーピング」や、2024年度の予定である「円偏光発光の評価手法の構築」などにも着手し、予定を前倒しての研究を推進した。

本研究は、全く新しい原理を用いた 室温における電流励起円偏光発光素子と、その電気的な偏光方向の切り替えの実現を目的とする。具体的には、申請者が発見した独自技術 『歪みを導入した原子層物質における室温かつ電気的制御可能な円偏光発光』を発展させる。本効果に関する理論計算は、室温における偏極率100%の純粋円偏光発光と電気的制御を予言しており、本研究は偏光方向制御の学理構築と、室温における純粋円偏光発光の電気的制御に挑戦している。これまでの研究は、可撓性を有するプラスチック基板上に原子層物質を用いた発光素子（電気二重層発光ダイオード）を作製し、『プラスチック基板を曲げる』という簡便な方法により歪みを導入した。この際、原子層物質に導入される歪みは、プラスチック基板の厚みと屈曲時の曲率半径Rに比例し、本手法により10%を超える一軸性弾性変形が実現可能だ。しかし、大きく屈曲した基板は発光実験が難しく、現状では1%程度の歪みによる24%の偏極率に留まっていた。そこで2022年度は、1%を超える歪みの導入を目指し、新たな歪導入方法の開発や既存方法の改善（(i) より強い相互作用が期待できるnmスケールで平坦な特殊なポリイミド膜の導入、(ii) 電極などを原子層物質とプラスチック基板の境界に蒸着し、プラスチック基板上での原子層物質の滑りを抑制、(iii) プラスチック基板だけでなく、伸縮性を有するシリコンゴム（PDMS）を基板に用い、二元的な変形により結合長の変化に起因する応力発生を抑制、などの工夫により大きな歪みを導入する）を試み、最終的には目標とする1%を超える歪の導入に成功した。加えて。2023年度の予定である「より高強度な電場の導入」「高密度なキャリアドーピング」や、2024年度の予定である「円偏光発光の評価手法の構築」などにも着手し、予定を前倒しての研究を推進した。