Control of room temperature polariton toward neuromorphic device applications

本研究では、集積性と低消費電力性に優れたニューロモルフィックデバイスおよび量子シミュレータの創成に、光子と励起子の結合量子状態（ポラリトン）を利用した新概念により挑戦することを目的としている。室温にて安定にポラリトン状態およびその凝縮相を形成できる活性層材料として全無機鉛ハライドペロブスカイト（CsPbBr3）を選択し、高Q値の微小共振器構造を作製する。独自に構築した光学測定系を用いて評価時実験を行い、ポラリトン凝縮状態の双安定性の確認とニューロモルフィック機能の発現を実証する予定である。初年度には、貧溶媒ミストアシスト法による単結晶成長技術の適用によって、本実験で使用可能な100um四方のサイズをもつ大面積CsPbBr3微小共振器の作製手法を確立した。この結晶を用いて、双安定性発現するの物理量として偏光方向に着目し、ポラリトン凝縮実験を行った。励起強度依存性、および観測角度依存性など、詳細なフォトルミネッセンス測定を行った結果、ポラリトン凝縮状態において垂直偏光モードと水平偏光モードの間でカップリングが生じていることを証明した。本来は相互作用を起こさない直交した2つの偏光モードであるが、CsPbBr3結晶がわずかに光学的異方性を持つことにより、偏光ミキシングが可能であることを明らかにした。双安定性の実証には連続（cw）モードでの凝縮を達成する必要があるが、室温ポラリトン凝縮相のニューロモルフィック応用だけでなく、量子ビット応用としても期待できるものである。本成果は現在論文投稿中である。

本研究では、集積性と低消費電力性に優れたニューロモルフィックデバイスおよび量子シミュレータの創成に、光子と励起子の結合量子状態（ポラリトン）を利用した新概念により挑戦することを目的としている。室温にて安定にポラリトン状態およびその凝縮相を形成できる活性層材料として全無機鉛ハライドペロブスカイト（CsPbBr3）を選択し、高Q値の微小共振器構造を作製する。独自に構築した光学測定系を用いて評価時実験を行い、ポラリトン凝縮状態の双安定性の確認とニューロモルフィック機能の発現を実証する予定である。初年度には、貧溶媒ミストアシスト法による単結晶成長技術の適用によって、本実験で使用可能な100um四方のサイズをもつ大面積CsPbBr3微小共振器の作製手法を確立した。この結晶を用いて、双安定性発現するの物理量として偏光方向に着目し、ポラリトン凝縮実験を行った。励起強度依存性、および観測角度依存性など、詳細なフォトルミネッセンス測定を行った結果、ポラリトン凝縮状態において垂直偏光モードと水平偏光モードの間でカップリングが生じていることを証明した。本来は相互作用を起こさない直交した2つの偏光モードであるが、CsPbBr3結晶がわずかに光学的異方性を持つことにより、偏光ミキシングが可能であることを明らかにした。双安定性の実証には連続（cw）モードでの凝縮を達成する必要があるが、室温ポラリトン凝縮相のニューロモルフィック応用だけでなく、量子ビット応用としても期待できるものである。本成果は現在論文投稿中である。