Spatial and temporal super-resolution method for revealing quantum cooperative processes in semiconductor nanostructures

揭示半导体纳米结构中量子协同过程的时空超分辨率方法

• 批准号: 22H01990
• 负责人: 田原 弘量
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01990/
• 关键词: ナノ構造半導体; 光物性; 量子干渉; 超解像

電子コヒーレンスを利用した新しい分光法を開発し、集団量子システムにおける協奏的な量子光機能の発現メカニズムを解明することが本研究の目的である。ナノ構造半導体を精密に配列し結合させた超構造体では、ナノ粒子間の量子協力過程によって集団として位相のそろった状態が生み出されるため、発光や電気信号が強まると期待される。本研究ではコヒーレンス形成過程を可視化し、光放出やキャリア生成における集団ナノ構造体の量子協力過程の全貌を解明する。本年は、光電流量子干渉分光システムの構築とナノ粒子間距離を制御した試料の作製を行った。光電流を検出するこの分光法では、パルス光励起によってナノ粒子に作られた電子をナノ粒子間結合を介して外部に光電流として取り出すため、ナノ粒子間結合の特徴を正確にとらえることができる。集団ナノ粒子の結合構造を制御するために、ナノ粒子表面を覆っているリガンドを化学置換した試料を作製した。レーザーパルス光を照射することでマルチエキシトンを生成し、高次の量子コヒーレント応答を観測することに成功した。またキューブ状ナノ粒子を自己組織化させた超構造体を作製した。顕微分光システムを構築することで単一ナノ超構造体の発光測定を行い、励起強度の増加にともなって急峻に成長する発光ピークが現れることを観測した。このような増強過程は、単一ナノ粒子では生じないため、ナノ粒子集団がもたらす重要な特長を表す現象である。

The purpose of this study is to explore and analyze the development of quantum optical functions by using a new spectroscopic method. The structure of the semiconductor is precisely aligned, combined with the superstructure, and the quantum cooperation process between the particles is expected to generate light and electrical signals. This study aims to visualize the formation of quantum particles, and to elucidate the quantum interaction process of quantum particles in the aggregate structure. This year, the construction of photocurrent quantum interference spectroscopy system and the control of interparticle distance were carried out. Photocurrent detection is based on spectroscopy. Photocurrent detection is based on particle excitation. Photocurrent detection is based on particle binding. Photocurrent detection is based on particle binding. The binding structure of the aggregate particles is controlled by chemical replacement of the surface of the particles. The light of day is coming. The particles are self-organized and the superstructures are controlled. The light emission of the superstructure is measured by the differential optical system construction, the excitation intensity is increased, and the light emission is rapidly increased. This process is very important for particle aggregation.

项目成果

ハライドペロブスカイトナノキューブ超格子の光学応答

卤化物钙钛矿纳米立方体超晶格的光学响应

• 发表时间: 2022
• 作者: 田原弘量;山田琢允;猿山雅亮;佐藤良太;寺西利治;金光義彦
• 通讯作者: 金光義彦

Photocurrent Detection of Cooperative Exciton Quantum Interference in Nanocrystal Thin Films

纳米晶薄膜中协同激子量子干涉的光电流检测

• 发表时间: 2022
• 作者: Kajiyama Hiroaki;Suzuki Shiro;Yoshikawa Nobuhisa;Tamauchi Satoshi;Shibata Kiyosumi;Kikkawa Fumitaka;H. Tahara and Y. Kanemitsu
• 通讯作者: H. Tahara and Y. Kanemitsu

ハライドペロブスカイトナノ粒子のエキシトン-フォノン相互作用

卤化物钙钛矿纳米粒子中的激子-声子相互作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 張健一;田原弘量;山田琢允;鈴浦秀勝;只野央将;佐藤良太;猿山雅亮;廣理英基;寺西利治;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

ナノ構造半導体における量子コヒーレンスと光電機能

纳米结构半导体中的量子相干性和光电功能

• 发表时间: 2023
• 作者: H. Sato;M. Miyoshi;R. S. Ramadhan;W. Kockelmann and T. Kamiyama;田原弘量
• 通讯作者: 田原弘量