トポロジカルプラズモン導波路によるスピン選択アクティブ光制御

本研究初年度の目標として、表面プラズモンの伝播方向を軌道角運動量によって制御できるバレー分極を示すプラズモニック結晶、すなわちバレープラズモニック結晶の詳細な設計を計画していたが、これは無事に完了した。設計には有限差分時間領域法による電磁場シミュレーションを用い、金属ナノ構造が周期的に配列した系をモデルとして、各構造パラメータを選択した。また、このバレープラズモニック結晶上に鉛ハライドペロブスカイト薄膜を成膜する技術が確立され、本研究で目標とする任意の波長の光吸収を示す物質を介したバレー分極プラズモン伝播のアクティブ制御に関する実験へ進むことができるようになった。そのようなバレープラズモニック結晶と半導体とが組み合わさった複合系の中での局所的な物性評価に、走査透過電子顕微鏡を基盤としたカソードルミネセンスを用いることを計画しており、その準備として半導体からの蛍光の寿命測定を実施したが、その中で、これまで確立されていなかった半導体からのカソードルミネセンスのダイナミクスに関する重要な知見を思わぬ形で得た。その知見は本研究の目的達成に直接的に影響しないが、今後のカソードルミネセンスによるナノスケールの光物性研究一般に進展をもたらす波及効果が期待される。またバレープラズモニック結晶と半導体の複合系における光スイッチ特性を計測するためのレーザー顕微鏡も、予定どおり無事に調整され、2023年度以降の研究計画を滞りなく遂行できる状況にある。

本研究初年度の目標として、表面プラズモンの伝播方向を軌道角運動量によって制御できるバレー分極を示すプラズモニック結晶、すなわちバレープラズモニック結晶の詳細な設計を計画していたが、これは無事に完了した。設計には有限差分時間領域法による電磁場シミュレーションを用い、金属ナノ構造が周期的に配列した系をモデルとして、各構造パラメータを選択した。また、このバレープラズモニック結晶上に鉛ハライドペロブスカイト薄膜を成膜する技術が確立され、本研究で目標とする任意の波長の光吸収を示す物質を介したバレー分極プラズモン伝播のアクティブ制御に関する実験へ進むことができるようになった。そのようなバレープラズモニック結晶と半導体とが組み合わさった複合系の中での局所的な物性評価に、走査透過電子顕微鏡を基盤としたカソードルミネセンスを用いることを計画しており、その準備として半導体からの蛍光の寿命測定を実施したが、その中で、これまで確立されていなかった半導体からのカソードルミネセンスのダイナミクスに関する重要な知見を思わぬ形で得た。その知見は本研究の目的達成に直接的に影響しないが、今後のカソードルミネセンスによるナノスケールの光物性研究一般に進展をもたらす波及効果が期待される。またバレープラズモニック結晶と半導体の複合系における光スイッチ特性を計測するためのレーザー顕微鏡も、予定どおり無事に調整され、2023年度以降の研究計画を滞りなく遂行できる状況にある。