量子ドットを用いた電流注入型表面プラズモン光源の創出と光集積回路への応用

本研究課題の目標は，プラズモン光源やプラズモン共振器等を電気的に駆動・制御することで，エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子・回路を世界に先駆けて実現することである．本年度は主に，ナノメカニクスによるプラズモン共振器の電気的制御の実証と量子光源の制御への応用を行った．当該年度の主な成果を以下に示す．1．エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子を実現するため，プラズモン共振器の電気的制御を検討した．本研究では，極低電力動作が可能なナノメカニクスを共振器構造に応用することで，プラズモン共振器の電気的制御の実現を目指した．ナノプロービングと集束イオンビーム堆積法を用いて，金ナノワイヤを金基板上空に配置し，共振器構造を作製した．共振器構造に電圧を印加した際の光散乱特性を可視光領域で測定した結果，ナノメカニクスによりプラズモン共振器の電気的かつ動的な制御が可能であることを見出した．本成果は，これまで実現が困難であった可視光領域におけるプラズモン共振の電気的制御を実証したとともに，プラズモニクスとナノメカニクスの融合分野の創出に向けた第一歩となりうる．2．量子ドットの発光特性は，プラズモン共振により変調されることがよく知られている．本研究では，上記のプラズモン共振器を応用することで，量子ドットの発光制御に動的な機能を新たに付加することを目指した．量子ドットを共振器構造上にスピンコーティングにより散布することで，量子ドットと共振器の結合系を構築した．共振器に電圧を印加しながら量子ドットの発光を測定した結果，電圧による発光スペクトルの変化が観測された．以上の結果は，電圧駆動プラズモン共振器による量子光源の発光制御が可能であることを示す．したがって，ナノスケールの光源やナノレーザの発光波長の電気的な制御が原理的に可能であることを示唆している．

本研究課題の目標は，プラズモン光源やプラズモン共振器等を電気的に駆動・制御することで，エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子・回路を世界に先駆けて実現することである．本年度は主に，ナノメカニクスによるプラズモン共振器の電気的制御の実証と量子光源の制御への応用を行った．当該年度の主な成果を以下に示す．1．エレクトロニクスと高い整合性を有するプラズモン集積素子を実現するため，プラズモン共振器の電気的制御を検討した．本研究では，極低電力動作が可能なナノメカニクスを共振器構造に応用することで，プラズモン共振器の電気的制御の実現を目指した．ナノプロービングと集束イオンビーム堆積法を用いて，金ナノワイヤを金基板上空に配置し，共振器構造を作製した．共振器構造に電圧を印加した際の光散乱特性を可視光領域で測定した結果，ナノメカニクスによりプラズモン共振器の電気的かつ動的な制御が可能であることを見出した．本成果は，これまで実現が困難であった可視光領域におけるプラズモン共振の電気的制御を実証したとともに，プラズモニクスとナノメカニクスの融合分野の創出に向けた第一歩となりうる．2．量子ドットの発光特性は，プラズモン共振により変調されることがよく知られている．本研究では，上記のプラズモン共振器を応用することで，量子ドットの発光制御に動的な機能を新たに付加することを目指した．量子ドットを共振器構造上にスピンコーティングにより散布することで，量子ドットと共振器の結合系を構築した．共振器に電圧を印加しながら量子ドットの発光を測定した結果，電圧による発光スペクトルの変化が観測された．以上の結果は，電圧駆動プラズモン共振器による量子光源の発光制御が可能であることを示す．したがって，ナノスケールの光源やナノレーザの発光波長の電気的な制御が原理的に可能であることを示唆している．